专题06 功和机械能、简单机械-【好题汇编】三年（2022-2024）中考物理真题分类汇编（辽宁专用）

专题06 功和机械能、简单机械（原卷版） 一．选择题（共12小题） 1．（2023•阜新）学校每周一举行的升旗仪式中，升旗手在国歌声中将国旗升到旗杆顶端（如图所示），下列说法正确的是（　　） A．升旗手拉绳子用的力是国旗所受重力的一半 B．旗杆顶端的定滑轮用来改变力的方向 C．国旗匀速上升过程中机械能守恒 D．滑轮越多滑轮组的机械效率越高 2．（2023•盘锦）图甲所示的吊车，通过液压伸缩撑杆推动吊臂，可使其绕O点转动。吊车将货物沿竖直方向匀速吊起过程中，下列说法正确的是（　　） A．货物的机械能保持不变 B．货物受到的拉力大于重力 C．吊臂可看作是一个费力杠杆 D．图乙是该车四冲程内燃机的吸气冲程 3．（2023•大连）2023年5月30日，我国搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭发射圆满成功。火箭在大气层中上升时，箭体表面的温度升高，这是由于火箭（　　） A．从周围的空气吸热 B．表面保护材料熔化吸热 C．克服空气摩擦做功 D．周围空气中水蒸气液化放热 4．（2023•辽宁）工人师傅使用如图所示的滑轮组，将重为450N的建筑材料在10s内匀速提升4m，此次滑轮组的机械效率为75%，忽略绳重和摩擦。下列有关这次提升过程说法正确的是（　　） A．所做的有用功为1800J B．在绳端的拉力F为150N C．动滑轮所受的重力为75N D．拉力F的功率为180W 5．（2023•辽宁）用如图所示的滑轮组，把重1200N的货物在4s内匀速提高2m，每个滑轮重为300N，不计摩擦及绳重。下列说法正确的是（　　） A．所做的有用功为7200J B．拉力F大小为750N C．拉力F的功率为250W D．滑轮组的机械效率为80% 6．（2022•丹东）如图所示，用滑轮组将重为200N的物体匀速提升3m，所用时间为30s，绳末端施加竖直向上的拉力F为80N，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．此过程总功为600J B．动滑轮的重力为80N C．拉力F的功率为24W D．该滑轮组机械效率约为70% 7．（2022•辽宁）使用如图所示的滑轮组，沿水平方向匀速拉动质量为300kg的物体，弹簧测力计的示数为200N，物体在10s内移动1m。物体所受的摩擦力为物重的0.1倍。不计绳重和滑轮组内的摩擦，下列说法正确的是（　　） A．滑轮组的机械效率为50% B．动滑轮重为100N C．绳子自由端拉力的功率为20W D．增大物重机械效率不变 8．（2022•辽宁）用如图所示的滑轮组拉动重300N的箱子，以0.2m/s的速度在水平地面上做匀速直线运动，箱子与地面间的摩擦力为自身重力的0.2倍，滑轮组的机械效率为75%，下列说法正确的是（　　） A．拉力F为80N B．10s内绳子自由端移动2m C．3s内物体重力做功180J D．拉力F的功率为16W 9．（2021•辽宁）4月13日，中国女足在东京奥运会预选赛中战胜韩国队，成功晋级东京奥运会。如图所示为中国女足队员射门瞬间。下列说法正确的是（　　） A．球的运动方向只与脚用力的大小有关 B．球离开脚后继续向前运动是由于球具有惯性 C．球在空中运动过程中，脚仍对球做功 D．球运动到最高点时受到的力是平衡力 10．（2021•辽宁）用如图所示的滑轮组，匀速直线拉动水平地面上重为35N的物体，手的拉力为20N，物体移动的速度为0.1m/s，物体受到地面的摩擦力为32N，不计绳重、滑轮组的摩擦，下列说法正确的是（　　） A．滑轮组的机械效率为80% B．动滑轮重为5N C．拉力的功率为2W D．10s内物体的重力做功为35J 11．（2021•辽宁）国家为了改善居民的居住条件，对老旧小区进行改造。建筑工人用如图装置将建材匀速运送到楼顶，已知建材重力为4500N，将建材提升15m用时1min，绳端的拉力F为2000N（忽略绳重）。下列计算结果正确的是（　　） A．绳端拉力的功率为1125W B．绳端移动的速度为0.25m/s C．该装置的机械效率为75% D．该装置所做的有用功为3×104J 12．（2020•辽宁）小鹏家购买了一箱重960N的装修材料，工人用如图所示的滑轮组将装修材料匀速提高9m，用时3min，若滑轮组的机械效率为80%（不计箱子重、绳重和摩擦）。小鹏计算的下列物理量正确的是（　　） A．绳子自由端移动的速度为0.05m/s B．做的有用功为8640J C．拉力为240N D．拉力的功率为48W 二．多选题（共3小题） （多选）13．（2023•营口）如图所示，重100N的物体A在F＝10N的拉力作用下，3s内沿水平地面匀速直线运动了1.5m，不计绳和滑轮自重，滑轮组的机械效率为90%。下列说法正确的是（　　） A．绳自由端移动的速度为1m/s B．在此过程中所做的额外功为15J C．物体与地面间的滑动摩擦力为18N D．拉力F增大时，物体A受到地面的摩擦力一定变大 （多选）14．（2023•朝阳）如图所示，用40N的拉力F沿水平方向拉绳子的一端，使重500N的物体A以0.2m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s。已知滑轮组的机械效率为80%，则此过程中，下列说法正确的是（　　） A．绳子自由端移动的距离为6m B．物体A受到的摩擦力为90N C．拉力F做的功为240J D．拉力F的功率为19.2W （多选）15．（2022•辽宁）2022年6月5日11时许，整流罩打开，神舟十四号飞船成功入轨，展开太阳能帆板。飞船将在大气层外沿椭圆形轨道绕地球运动。下列说法正确的是（　　） A．整流罩与大气层摩擦后温度升高，是通过做功的方式使其内能增加的 B．太阳能电池板可将光能转化为电能 C．太阳能是可再生能源 D．飞船从近地点向远地点运动时，动能增大，势能减小 三．填空题（共14小题） 16．（2023•盘锦）如图所示滑轮组中定滑轮的作用是 　 　。小铭用该滑轮组将重80N的物体匀速提高，动滑轮重为20N，不计绳重和摩擦，则小铭所用拉力F＝　 　N；若物重增大，该滑轮组机械效率将 　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 17．（2023•丹东）如图所示是篮球运动员比赛时的情景。运动员把飞来的篮球接住，说明力可以改变物体的 　 　；运动员再将篮球投出，篮球离开手后，继续向上运动，是因为篮球具有 　 　；篮球离开手后，手对篮球 　 　（选填“做功”或“不做功”）。 18．（2023•辽宁）如图是元代王祯《农书》中描绘的农民使用扇车清选谷物的情景。农民快速摇动摇柄，扇轮转动产生气流，当把谷物倒入扇车时，谷物在 　 　力的作用下落入扇车，气流使枯瘪谷物从出风口飞出，说明力可以改变物体的 　 　。扇车的摇柄是 　 　（填简单机械名称）。 19．（2023•锦州）如图所示，重100N的物体A在水平拉力F的作用下以0.1m/s的速度匀速运动10s，弹簧测力计的示数为20N，滑轮组的机械效率为80%。则拉力F所做的功是 　 　J，拉力F的功率是 　 　W，物体A受到的摩擦力是 　 　N。（不计绳重和滑轮重） 20．（2023•营口）“举杯邀明月，对影成三人”，诗人举起杯子，改变了杯子的 　 　（选填“形状”或“运动状态”）；举杯过程中，诗人的手臂相当于 　 　杠杆；月光下，地面上诗人的影子是由光的 　 　形成的。 21．（2023•朝阳）如图所示，一轻质杠杆在水平位置平衡，其中OB＝4OA，物体C重为100N，则动力F＝　 　N，这是 　 　杠杆。 22．（2022•丹东）北京冬奥会冰壶项目深受人们的喜爱。在冰壶比赛中，冰壶离开手后能在水平冰面上继续向前滑行，是由于 　 　（选填“运动员”或“冰壶”）具有惯性；冰壶在冰面上减速滑行的过程中，其动能 　 　（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 23．（2022•朝阳）如图所示，用滑轮组提升重900N的物体A，使它在10s内匀速上升1m，此时滑轮组的机械效率为75%，则在提升重物的过程中（不计绳重及摩擦），动滑轮的重力为 　 　N，拉力做功的功率为 　 　W。 24．（2022•沈阳）用如图所示的滑轮组，分别匀速提升甲、乙两个重物。若重物甲被提升的速度为v1，同时绳子自由端的速度为v2，则v1　 　v2。以G甲、G乙分别表示甲、乙两个重物的重力，若G甲＞G乙，且不计绳重和摩擦，匀速提升甲、乙两个重物时滑轮组的机械效率η甲　 　η乙（以上两空均选填“大于”、“小于”或“等于”）。 25．（2022•鞍山）建筑工地的工人用如图所示的滑轮组来提升重物。已知重物G＝900N，不计绳重和摩擦，当绳子自由端的拉力F＝400N时，可将重物匀速提升2m。在此过程中，拉力F做功 　 　J，滑轮组的机械效率为 　 　；若将该滑轮组的机械效率提高5%，需要用此滑轮组提升 　 　N的重物。 26．（2021•沈阳）学校举行以“学党史，忆初心”为主题的升旗仪式。如图甲所示，旗杆顶端的滑轮是一种简单机械，升旗时使用这种滑轮的目的是改变力的 　 　。生活中我们经常用到各种简单机械，如图乙是园艺工人修剪树枝时使用的剪刀，属于杠杆。使用这种剪刀的好处是可以省 　 　（选填“力”或“距离”），如果树枝太硬不容易剪断，可以使树枝尽量 　 　（选填“靠近”或“远离”）支点O。 27．（2021•沈阳）小丽利用如图所示的滑轮组，将重为125N的物体匀速提起，作用在绳子自由端竖直向上的拉力F＝50N，在10s内绳子自由端移动的距离为6m。则物体上升的速度为 　 　m/s；拉力F的功率为 　 　W。 28．（2021•大连）工人使用独轮车搬运石头，相关信息如图所示，车箱和石头所受的总重力G＝1200N，推车时，双手向上的力F＝　 　N；如果将这些石头偏向车箱前部装载，推车时，双手向上的力为F′，则F′　 　F（选填“＞”“＝”或“＜”）。 29．（2020•沈阳）如图所示是一种可在电梯井中沿竖直通上下运行的电梯，人随底板水平的电梯厢一起上做匀速直线运动时，以　 　为参照物，人是静止的；此时人　 　（选填“不受”或“受到”）摩擦力作用。人在随电梯厢一起向上匀速运动时，他的机械能将　 　（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 四．作图题（共8小题） 30．（2023•辽宁）如图甲晾晒架，挂衣服时可以把它看成杠杆，图乙为其简化示意图。请在乙图中作出： （1）当挂较重的衣物时，为了使晾晒架A点受到的支持力最小，请在B、C、D三点中选择一点，作出该点所受到的拉力F2； （2）晾晒架A点受到的支持力F1及其力臂l1。 31．（2023•锦州）如图所示是中医用切刀切药材的示意图，请你在图中画出施加在手柄上A点的最小力F及其力臂L。 32．（2023•辽宁）如图甲是一台石材运输车，提起石材时，钢杆AB可看成一个杠杆。它能通过移动套管在AB上的位置来调节支点，其简化图如图乙所示，F1是作用在A点的动力。 （1）使用杠杆提起一石材，从图乙杠杆上已标明的两点中选择一点作为支点，使F1最小，在对应的括号内标明O，并作出对应的动力臂l1； （2）在图乙中画出绳子对石材的拉力F。 33．（2023•营口）如图所示，O点是撬棒的支点，F2是阻力。请在图中画出： （1）作用在A点的最小动力F1及其力臂l1； （2）阻力F2的力臂l2。 34．（2022•辽宁）图甲是一款瓶起子。起瓶盖时，瓶身相当于一个绕O点转动的杠杆。图乙是其简化示意图。请在图乙中画出： （1）瓶盖上B点受到的阻力F2的大致方向； （2）作用在A点的最小动力F1及其力臂l1。 35．（2022•辽宁）图甲是小奇用食品夹夹肉饼时的情景，食品夹看作可以绕O点转动的两个杠杆，其中OAB是上方杠杆，图乙是OAB的简化图，F2为作用在点B的阻力。请在图乙中画出： （1）在A点施加的最小动力F1及动力臂l1； （2）阻力臂l2。 36．（2021•辽宁）如图甲所示为搬花神器，用它把花盆抬起时，相当于一个绕O点转动的杠杆。其简化示意图如图乙所示，请在乙图中画出： （1）花盆所受重力的示意图（O′为其重心）； （2）杠杆平衡时作用在A点的最小动力F1及其力臂L1。 37．（2020•辽宁）图甲中是用来压制饺子皮的“神器”，压皮时压杆可视为一个杠杆。图乙是其简化示意图。图中O为支点，F2为压动杠杆时作用在B点的阻力。请在乙图中画出：阻力臂l2、作用在A点的最小动力F1及其动力臂l1。 五．实验探究题（共6小题） 38．（2023•阜新）小新利用如图所示实验装置进行“探究杠杆的平衡条件”实验。 （1）如图甲所示已静止的杠杆，将平衡螺母向 　 　调节，使其在水平位置平衡。 （2）多次改变钩码的个数和位置，并使杠杆在水平位置平衡（如图乙所示），得到如下实验数据。分析数据可总结出杠杆的平衡条件是 　 　。 次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm 1 1.0 10 0.5 20 2 1.5 10 1.0 15 3 2.0 15 1.5 20 （3）实验中多次改变力和力臂的大小，目的是 　 　。 （4）如图丙所示的剪刀属于 　 　杠杆，工人师傅用该剪刀修剪树枝时，应把树枝放在剪刀的 　 　位置，树枝最容易被剪断（选填“A”“B”或“C”）。 39．（2022•丹东）“探究杠杆的平衡条件”实验 （1）如图甲所示，杠杆处于静止状态。为方便测量 　 　，应向 　 　（选填“左”或“右”）调节螺母，使杠杆在水平位置平衡。 （2）给杠杆两侧挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡。设右侧钩码对杠杆施的力为动力F1，左侧钩码对杠杆施的力为阻力F2；测出杠杆平衡时的动力臂l1和阻力臂l2；把F1、F2、l1、l2的数据填入表格中。改变动力F1和动力臂l1的大小，相应调节阻力F2和阻力臂l2，再做几次实验，实验数据如下表所示。 次数 动力F1/N 动力臂l1/m 阻力F2/N 阻力臂l2/m 1 0.5 0.3 1 0.15 2 1.5 0.1 3 0.05 3 3 0.1 1.5 0.2 分析表中的数据得到杠杆的平衡条件：　 　（用F1、l1、F2、l2表示）。 （3）如图乙所示，在 　 　（选填“A”、“B”或“C”）点竖直 　 　（选填“向上”或“向下”）拉时，可使杠杆保持水平位置平衡，此时杠杆属于省力杠杆。 （4）在完成实验后，小辉利用杠杆平衡条件完成了老师提出的问题。如图丙所示，轻质杠杆可绕O点转动，它的中点挂有100N的重物，在杠杆右端用竖直向上的力F＝　 　N，可使杠杆在水平位置平衡。 40．（2022•朝阳）小明利用如图所示实验装置“探究杠杆的平衡条件”： （1）轻质杠杆静止时如图甲所示，可将左端的平衡螺母向 　 　（选填“左”或“右”）调节，使其在水平位置平衡，这样操作的目的是便于测量 　 　。 （2）小明多次实验并记录数据如表，总结数据得出杠杆的平衡条件：　 　。 次数 动力F1/N 动力臂l1/m 阻力F2/N 阻力臂l2/m 1 1 0.1 2 0.05 2 2 0.15 1.5 0.2 3 3 0.05 1.5 0.1 （3）第2次实验所挂钩码的个数和位置如图乙所示，此时将两侧所挂的钩码同时向支点O靠近一格，杠杆会 　 　（选填“左侧下降”、“右侧下降”或“仍水平平衡”）。 （4）如图丙所示，用弹簧测力计在A处竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，在测力计逐渐向左倾斜到虚线位置的过程中，保持杠杆在水平位置平衡，则测力计的示数将 　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 41．（2022•沈阳）在“探究杠杆平衡条件”的实验中 （1）杠杆没挂钩码时需要向右调节杠杆两端的螺母，才能使杠杆在水平位置平衡，说明调节前杠杆的 　 　（选填“左”或“右”）端高； （2）小雨通过改变钩码数量并移动钩码位置，使杠杆在水平位置平衡，多做几次实验，将得到的数据填入表中。分析表中数据，得到杠杆平衡条件是：　 　； 次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm 1 0.5 20 2.0 5 2 1.0 10 0.5 20 3 1.5 10 3.0 5 （3）如图甲所示先在杠杆左侧挂4个钩码，后在右侧A处挂3个钩码，根据得到的杠杆平衡条件可以判断出杠杆的 　 　端会下沉； （4）小雨想用撬棒撬动地面上的石头，O是撬棒的支点，F2是阻力，l2是阻力臂，如图乙所示，为了撬动石头，在B点施加的最小动力F1的方向是 　 　。 42．（2020•大连）某同学猜想重力势能的大小与物体的质量和高度有关，在探究“重力势能的大小与高度是否有关”时，所用的实验器材有：金属球、尖桌腿的小桌、细沙和塑料盆。实验装置如图甲所示。 （1）该实验可以通过判断　 　来判断出金属球重力势能的大小。依据是：金属球对小桌　 　越多，金属球具有的重力势能就越大。 （2）请设计出记录实验数据的表格，表中要有必要的信息。 （3）实验时，该同学发现：由于金属球的撞击点偏离桌面中央较大，使小桌倾斜较大，甚至被撞翻。于是他改进了实验装置，如图乙所示，较好地解决了这个问题。他的主要操作是：每次实验时，先拉起金属球，将沙面抹平；　 　；由静止开始释放金属球，观察实验现象。 43．（2020•沈阳）康康家有一台动感单车，结构如图1所示。使用时人可以像骑自行车一样骑行，由于车轮不接触地面，所以在骑行时整车的位置不发生移动。 （1）康康骑车时，车轮转动发出“唰唰”声，分析表明，声音是由物体的　 　产生的。 （2）关于动感单车，下列说法正确的是　 　。 A．单车的脚踏、曲柄和齿轮共同组成轮轴 B．车座下方的弹簧受力越大，其弹性形变越小 C．移动单车时，让车前端小轮着地，用滚动代替滑动来增大摩擦 D．单车静止在水平地面上时，地面对单车的支持力和单车对地面的压力是一对平衡力 （3）如图2所示是某次康康移动单车时的操作图，请在图2中画出他在A点所施加动力F1的力臂l1； （4）单车的骑行阻力可调节。如图3所示，在车轮上方有一个摩擦片，逆时针旋转“刹车球头”，与之相连的摩擦片上移，顺时针旋转“刹车球头”，摩擦片下移。通过调节“刹车球头”，就可以方便调节骑行阻力。如果想增大阻力，你将如何调节“刹车球头”：　 　。 （5）如图4所示是动感单车的扶手。按压电子仪表的“开始按钮”同时将双手握住“手握感应片”，电子仪表的显示屏就可以显示骑行人的心率，若双手没握或握不紧“手感应片”时，显示屏就不显示骑行人的心率。你认为这个“手握感应片”在电路中的作用相当于一个　 　（选填“开关”或“电源”）。 （6）康康受显示屏可以显示心率的启发，想设计一个体重秤，当人坐在车座上，身体其它部位不接触车体时，就可粗略显示骑行者受到的重力。如图5是其工作原理的部分示意图。他所选用的压敏电阻R的电阻值会随压力增大而减小，他将电压表的示数转换为相应的重力值，当人的体重越大时，电压表的示数就越大，则他应在图5所示的A、B、C、D四个点中选择　 　两个点将电压表接入电路。 六．计算题（共14小题） 44．（2024•辽宁）质量为50kg的甲同学站在水平冰面上，与冰面接触的总面积为0.05m2，甲同学用40N的水平推力推坐在冰车上的乙同学，沿直线前进10m。g取10N/kg。求： （1）甲受到的重力大小； （2）甲站立时对冰面的压强； （3）甲推乙过程中，推力做的功。 45．（2023•阜新）某工地一台8t的推土机，它与地面接触的总面积为4m2。推土机在平直的地面匀速行驶15min，消耗柴油7kg。（g取10N/kg，q柴油＝4.3×107J/kg）求： （1）推土机静止在水平地面时，对地面的压强是多少？ （2）若推土机匀速行驶时发动机的功率为130kW，发动机做的功是多少？ （3）推土机匀速行驶时，发动机的效率是多少？（百分号前保留一位小数） 46．（2023•盘锦）某品牌的柴油车进行性能测试，该车在1600N的牵引力驱动下，沿平直路面以20m/s的速度匀速行驶了4.3km，消耗了0.5L柴油。（ρ柴油＝0.8×103kg/m3，q柴油＝4.3×107J/kg）在此次路测过程中，求： （1）消耗柴油的质量； （2）牵引力功率； （3）柴油机效率。 47．（2023•丹东）某小汽车的质量为1500kg，轮胎与水平地面总接触面积为0.05m2。小汽车在平直的公路上匀速行驶6.9km，消耗汽油0.5kg，已知小汽车匀速直线行驶时受到的阻力为1000N。（汽油的热值q＝4.6×107J/kg）求： （1）该小汽车在水平地面上静止时对地面的压强； （2）在此过程中该小汽车牵引力所做的功； （3）该小汽车发动机的效率。 48．（2023•大连）重力为1680N的建筑材料，放在工地的水平地面上，与地面的接触面积为0.4m2。用如图所示的滑轮组将建筑材料匀速提升了3m，滑轮组的机械效率是84%。试求： （1）建筑材料放在地面上时，对地面的压强是多少？ （2）滑轮组做的有用功是多少？ （3）电动机对钢丝绳的拉力F是多少？ 49．（2023•锦州）我国道路交通安全规定，货车轮胎对地面的压强应控制在7×105Pa以内，王师傅的货车自身质量是6t，车轮与地面总接触面积是0.5m2。一次，王师傅开着装有24t沙子的货车在平直的公路上匀速行驶30km，货车受到的阻力是货车总重力的0.02倍，消耗柴油10kg。（g取10N/kg，q柴油＝4.3×107J/kg）求： （1）通过计算判断装有沙子的货车静止时，对水平地面的压强是否符合安全规定？ （2）这一过程中货车牵引力所做的功是多少？ （3）这一过程中货车发动机的效率是多少？（计算结果精确到1%） 50．（2023•辽宁）铁岭市对大通街路面改造的过程中，使用了如图所示的一款履带运输车运送石料。空载运输车的质量为3t，履带与地面总接触面积为1.2m2。一次运送中，运输车在2min内沿水平路面匀速直线行驶600m，行驶中受到的阻力为104N。（g取10N/kg，燃料热值q取4.5×107J/kg）求： （1）空载运输车静止时对水平路面的压强； （2）这次运送中，运输车发动机的功率； （3）若行驶中受到的阻力不变，发动机的效率是40%，10kg的燃料可供该车沿水平路面匀速直线行驶的距离。 51．（2022•丹东）新能源汽车以其环保和节能逐渐获得人们的青睐。某新能源汽车质量为1400kg，静止在水平地面上时，车轮与地面总接触面积为0.1m2。当汽车在平直公路上以20m/s的速度匀速行驶7min，行驶过程中受到的阻力为1000N。求： （1）汽车静止时对水平地面的压强。 （2）在上述行驶过程中，汽车通过的路程。 （3）在上述行驶过程中，汽车发动机的功率。 52．（2022•沈阳）周末小雨在家通过举哑铃来锻炼身体。小雨的质量为50kg，他双脚站立在水平地面上，两鞋底与地面的受力面积为400cm2。单臂举起2kg哑铃，每次举起的高度为0.4m，所用时间为2s。（g取10N/kg）求： （1）小雨的重力； （2）小雨举着哑铃静止不动时，他对水平地面的压强； （3）哑铃被匀速举起一次，克服哑铃重力做的功及其功率。 53．（2022•大连）如图所示，某工人利用滑轮组将一个重为900N的货箱在6s内匀速提升3m。此过程中，绳子自由端所受的拉力为F，滑轮组的机械效率为75%。试求： （1）货箱上升的速度是多少？ （2）有用功是多少？ （3）拉力F是多少？ 54．（2022•盘锦）如图所示，工人师傅利用滑轮组将静止在水平地面上质量为45kg的石板匀速提升6m，用时30s。石板与地面接触面积为9000cm2，动滑轮重为50N。（g取10N/kg，不计绳重和摩擦）求： （1）提升前石板对地面的压强； （2）石板上升的速度和工人师傅所用拉力； （3）拉力的功率。 55．（2021•大连）某建筑工人的重力为800N，双脚与地面的接触面积是500cm2，该工人通过如图所示的滑轮组在10s内将建材匀速提升2m，此过程中工人对绳自由端的拉力为300N，已知动滑轮的重力为80N，不计绳重及轮与轴的摩擦。试求： （1）该工人双脚站立在水平地面上没拉绳子时，对地面的压强是多少？ （2）该工人对绳子自由端拉力的功率是多少？ （3）如果绳子承受的拉力足够大，该工人用此滑轮组最大能够提起多重的物体？ 56．（2020•大连）“中国速度”﹣﹣建设者们仅用十天就建成武汉“火神山”医院，为战胜疫情提供了强有力保障。建造医院所用的某厢式板房，其重力是1.5×104N，放在水平地面上，与地面的接触面积是20m2．如图所示的起重机滑轮组，10s内将该厢式板房匀速提高了4m。在此过程中，钢丝绳自由端的拉力功率是7.2×103W．试求： （1）起吊前厢式板房对地面的压强是多少？ （2）钢丝绳自由端的拉力做功是多少？ （3）钢丝绳自由端的拉力是多少？ 57．（2020•沈阳）工人师傅利用如图甲所示的滑轮组搬运石材，质量为1.8×103kg的石材放在水平地面上，在拉力F的作用下沿水平方向做匀速直线运动，其路程随时间变化的图象如图乙所示。石材在水平方向上受到的阻力为石材重的0.1倍，滑轮组的机械效率为75%，滑轮组和绳子的自重不计。（g＝10N/kg）求： （1）石材受到的阻力； （2）在石材移动40s过程中，工人做的有用功； （3）在石材移动40s过程中，工人作用在绳子自由端的拉力F。 七．综合能力题（共2小题） 58．（2024•辽宁）生态环境部发布2024年六五环境日的主题是“全面推进美丽中国建设”，其目的是动员社会各界参与生态环境保护、践行绿色生产生活方式。某校积极响应号召，物理社团开展关于“海域漂浮垃圾治理”调研活动，在查阅相关资料时，发现了与海域漂浮垃圾治理装备相关的文章，其中对装备的介绍如图（a）所示。在V字形浮围栏和自然动力作用下，海漂垃圾汇集到垃圾汇集框，而后由垃圾单向传输机构将其提升至垃圾分拣框内。传输机构的动力可由振荡浮子波浪能收集系统提供。维护人员可通过无线视频监控系统远程观察垃圾收集情况，并不定期到浮平台上对垃圾进行分拣、回收和无害化处理。 请结合上述信息完成下面的问题： （1）无线视频监控系统中的镜头相当于一个凸透镜，垃圾收集情况通过镜头成倒立、　 　的实像，监控画面信号通过 　 　波传回控制中心。 （2）振荡浮子波浪能收集系统的一部分结构简化图如图（b）所示，某时刻浮子受到海水向上的力，该力使OA绕O点向上转动，从而带动B点的连杆运动。OA部分相当于一个 　 　（填简单机械名称）。 （3）垃圾单向传输机构内部的一部分结构简化图如图（c）所示，则图中能绕支点转动的金属棒ab可以阻止棘轮 　 　（填“顺”或“逆”）时针转动，实现单向传输。 （4）浮筒是控制整个装置漂浮状态和吃水深度的重要配件。该社团利用压力传感器设计了一套吃水深度监测系统，图（d）为监测系统的简化电路图。他们使用的压力传感器接入电路的阻值与其所受海水的压力之间的关系如图（e）所示（为方便计算，数据已作简化处理），入水前其阻值为20Ω，入水后其受压面与海水的接触面积是15cm2。将传感器安装在浮平台底部，若要实现当浮平台的吃水深度为1m时，电路中电流为0.3A，滑动变阻器RP接入电路的阻值应为 　 　Ω（电源电压恒为9V，ρ海水取1.0×103kg/m3，g取10N/kg，不考虑水流的影响）。 （5）为了践行绿色理念，推动绿色出行，请你结合日常生活针对绿色出行提出一条合理化建议：　 　。 59．（2022•大连）明代学者宋应星所著的《天工开物》是世界上第一部记录农业和手工业生产技术的百科全书。如图是书中记载的古人用脚踏碓（duì）将稻米去皮的情景。该脚踏碓是用柱子架起一根木杠，杠的前端装有椭圆形碓头，脚连续踏踩杠的后端，木杠可绕O点上、下运动，碓头就不断砸打稻米。 （1）该脚踏碓属于费力杠杆，请分析其属于费力杠杆的原因。 （注：可在图上画出力臂示意图以辅助说明） （2）碓头砸打稻米时动能越大，稻米越容易去皮。请分析这种杠杆使稻米容易去皮的原因。 1．关于功和机械能及其转化，下列说法正确的是（　　） A．吊车吊着重物沿水平方向匀速运动一段距离时，吊车的拉力对重物做了功 B．卫星从远地点运行到近地点，重力势能减小，动能增大 C．电梯匀速上升过程中，电梯的动能转化为重力势能 D．功率越大，做功越多 2．张师傅利用一个动滑轮（滑轮重、滑轮与绳间摩擦均不计），将重500N的物体匀速提高2cm，在此过程中张师傅做的功是 　 　J，物体的机械能将 　 　。（填“增大”、“减小”或“不变”） 3．如图甲，我国自行研制的C919国产大飞机首度服务2024年春运。 （1）图中工作人员展示的欢迎乘客的条幅在阳光下呈现红色，是因为条幅 　 　红光； （2）飞机的升力主要来自它的机翼，机翼截面形状如图乙所示。你认为该飞机升空的原理是 　 　； （3）飞机的体形设计成流线型这是为了 　 　； （4）若不计飞机质量的变化，当C919腾空加速上升时，飞机动能 　 　，重力势能 　 　（变大/变小/不变）； （5）C919搭载的新一代涡扇发动机的热效率和推进效率比一般客机高。所谓热效率是指发动机获得的机械能与燃料完全燃烧产生的内能之比，而推进效率则是指发动机传递给飞机的推进功（推力所做的功）与其获得的机械能之比。如表是C919的部分技术参数。 最大起飞质量 巡航速度 发动机巡航推力 72.5t 900km/h 3.5×104N ①该飞机有较大的翼载，翼载指飞机的最大起飞质量与机翼面积的比值。若飞机的翼载是500kg/m2，则飞机机翼面积为 　 　m2； ②若飞机以巡航速度飞行0.5h，耗油1500kg，发动机的热效率为40%，则此过程中发动机推力做功 　 　J，发动机的推进效率是 　 　（燃油热值q取4.6×107J/kg）。 4．如图所示是探究“杠杆的平衡条件”的实验装置。 （1）当杠杆静止时，如图所示，此时可以把平衡螺母向 　 　（选填“左”或“右”）调节，直至使杠杆在水平位置平衡； （2）接着在左侧A点挂4个钩码，每个钩码重0.5N，在右侧B点竖直向下拉着弹簧测力计，使杠杆仍在水平位置平衡，如图所示，此时弹簧测力计的示数为 　 　N。当弹簧测力计由竖直逐渐向右倾斜时，要使杠杆在弹簧测力计移动过程中继续保持平衡，弹簧测力计的示数将 　 　； （3）根据杠杆平衡原理，仅用小小的弹簧测力计就可以测出一头大象的质量。测量时用一根长为12m的槽钢作为杠杆，如图所示，吊钩固定于槽钢的中点O。当槽钢水平静止时，弹簧测力计的示数F1为100N。测得L1为6m，L2为4cm，不计铁笼质量，大象的质量是 　 　t； （4）在（3）中若考虑杠杆的自身重力，则大象的质量测量值将 　 　。 5．提高机械效率能够充分发挥机械设备的作用，一组同学用图所示装置在“测量滑轮组的机械效率”实验中，测得的数据如下表所示。 次数 物体的重力G/N 提升的高度h/m 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率η 1 2 0.1 1 0.3 66.7% 2 3 0.1 1.4 0.3 71.4% 3 4 0.1 1.8 0.3 4 4 0.2 1.8 0.6 74.1% （1）实验中应尽量竖直向上 　 　（选填“匀速”或“加速”）拉动弹簧测力计； （2）计算出第3次实验机械效率是 　 　（结果精确到0.1%）； （3）分析比较第1、2、3次实验数据可以初步判定，使用同一个滑轮组提升物体时，被提升的物体越重，滑轮组的机械效率 　 　（选填“越高”、“越低”或“不变”）； （4）分析比较第3、4次实验数据可得，机械效率与物体上升的高度 　 　（选填“有关”或“无关”）。 6．“塔吊”是建筑工地上常见的起重设备，用塔吊可以很方便的将很重的建筑材料运送到高处的工作区域。如图所示，它有一水平臂AB，AO叫平衡臂，OB叫吊臂，C为可沿OB移动的滑轮组。 （1）已知AO＝10m，OB＝50m。若塔身的宽度和铁架、滑轮组所受重力及摩擦均不计，在A端所装配重为5t，要想起吊质量为1.25t，下底面积为2.5m2的水泥板，则C点应移动到距离O点多远的地方？ （2）水泥板被吊起之前平放在水平地面上，它对地面的压强是多少？ （3）若塔吊20s内将质量为1.25t的水泥板匀速提高了4m，那么，塔吊提升水泥板的功率是多少？ （4）如果整个过程中克服机械做了3×104J的功，则塔吊的机械效率是多少？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题06 功和机械能、简单机械（解析版） 一．选择题（共12小题） 1．（2023•阜新）学校每周一举行的升旗仪式中，升旗手在国歌声中将国旗升到旗杆顶端（如图所示），下列说法正确的是（　　） A．升旗手拉绳子用的力是国旗所受重力的一半 B．旗杆顶端的定滑轮用来改变力的方向 C．国旗匀速上升过程中机械能守恒 D．滑轮越多滑轮组的机械效率越高 【答案】B 【解答】解：A、旗杆上滑轮轴固定，是定滑轮，定滑轮相当于等臂杠杆，所以不省力，因此拉绳子的力等于国旗的重力，所以A错误； B、定滑轮可以改变用力的方向，所以B正确； C、国旗匀速上升，所以动能不变，重力势能增大，机械能增大，所以C错误； D、滑轮越多滑轮组，提升相同物体时，动滑轮越重，机械效率越低，故D错误。 故选：B。 2．（2023•盘锦）图甲所示的吊车，通过液压伸缩撑杆推动吊臂，可使其绕O点转动。吊车将货物沿竖直方向匀速吊起过程中，下列说法正确的是（　　） A．货物的机械能保持不变 B．货物受到的拉力大于重力 C．吊臂可看作是一个费力杠杆 D．图乙是该车四冲程内燃机的吸气冲程 【答案】C 【解答】解：A、吊车将货物沿竖直方向匀速吊起过程中，货物的动能不变，重力势能增大，机械能增大，故A错误； B、吊车将货物沿竖直方向匀速吊起过程中，货物处于平衡状态，拉力和重力是一对平衡力，大小相等，故B错误； C、由图甲可知，吊臂在起吊过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故C正确； D、由图乙可知，图中两个气门都关闭，火花塞没有点火，此时活塞向上运动，是第二个冲程压缩冲程，故D错误。 故选：C。 3．（2023•大连）2023年5月30日，我国搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭发射圆满成功。火箭在大气层中上升时，箭体表面的温度升高，这是由于火箭（　　） A．从周围的空气吸热 B．表面保护材料熔化吸热 C．克服空气摩擦做功 D．周围空气中水蒸气液化放热 【答案】C 【解答】解： 火箭在大气层中上升时，箭体表面的温度升高，这是由于火箭上升过程中与空气摩擦，克服空气摩擦做功，这是通过做功的方式增加内能。 故选：C。 4．（2023•辽宁）工人师傅使用如图所示的滑轮组，将重为450N的建筑材料在10s内匀速提升4m，此次滑轮组的机械效率为75%，忽略绳重和摩擦。下列有关这次提升过程说法正确的是（　　） A．所做的有用功为1800J B．在绳端的拉力F为150N C．动滑轮所受的重力为75N D．拉力F的功率为180W 【答案】A 【解答】解：A、工人做的有用功：W有＝Gh＝450N×4m＝1800J，故A正确； B、根据η＝得到拉力做的总功：W总＝＝2400J，由图可知，动滑轮上绳子的有效股数n＝3，则绳端移动的距离：s＝nh＝3×4m＝12m，由W总＝Fs可得，工人施加的拉力：F＝＝200N，故B错误； C、根据F＝（G+G动）得到动滑轮的重力：G动＝nF﹣G＝3×200N﹣450N＝150N，故C错误； D、拉力F的功率：P＝＝＝240W，故D错误。 故选：A。 5．（2023•辽宁）用如图所示的滑轮组，把重1200N的货物在4s内匀速提高2m，每个滑轮重为300N，不计摩擦及绳重。下列说法正确的是（　　） A．所做的有用功为7200J B．拉力F大小为750N C．拉力F的功率为250W D．滑轮组的机械效率为80% 【答案】D 【解答】解：A、提高货物所做的有用功W有＝Gh＝1200×2m＝2400J，故A错误； B、由图知，承担货物重力绳子的段数n＝3，拉力大小F＝（G+G动）＝×（1200N+300N）＝500N，故B错误； C、由图知，承担货物重力绳子的段数n＝3，绳端移动距离s＝nh＝2×3m＝6m， 拉力做的总功W总＝Fs＝500N×6m＝3000J， 拉力的功率P＝＝750W，故C错误； D、滑轮组的机械效率为η＝＝＝80%，故D正确。 故选：D。 6．（2022•丹东）如图所示，用滑轮组将重为200N的物体匀速提升3m，所用时间为30s，绳末端施加竖直向上的拉力F为80N，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．此过程总功为600J B．动滑轮的重力为80N C．拉力F的功率为24W D．该滑轮组机械效率约为70% 【答案】C 【解答】解：A、绳端移动的距离：s＝nh＝3×3m＝9m 总功：W总＝Fs＝80N×9m＝720J，故A错误； B、因为不计绳重和摩擦，绳端拉力F＝，所以动滑轮的重力：G动＝nF﹣G物＝3×80N﹣200N＝40N，故B错误； C、拉力F的功率：P＝＝＝24W，故C正确； D、有用功：W有用＝Gh＝200N×3m＝600J 该滑轮组机械效率：η＝＝≈83.3%，故D错误。 故选：C。 7．（2022•辽宁）使用如图所示的滑轮组，沿水平方向匀速拉动质量为300kg的物体，弹簧测力计的示数为200N，物体在10s内移动1m。物体所受的摩擦力为物重的0.1倍。不计绳重和滑轮组内的摩擦，下列说法正确的是（　　） A．滑轮组的机械效率为50% B．动滑轮重为100N C．绳子自由端拉力的功率为20W D．增大物重机械效率不变 【答案】B 【解答】解： （1）由图知，n＝2，则绳子自由端移动的距离：s＝2h＝2×1m＝2m； 不计绳重和滑轮组内的摩擦，力的作用是相互的，绳的拉力F等于弹簧测力计的示数为200N； 10s内拉力做的总功：W总＝Fs＝200N×2m＝400J， 拉力做功的功率： P＝＝＝40W，故C错误； （2）物体的重力为： G＝mg＝300kg×10N/kg＝3000N， 物体所受的摩擦力为： f＝0.1G＝0.1×3000N＝300N， 有用功为： W有＝fh＝300N×1m＝300J， 滑轮组的机械效率为： η＝＝×100%＝75%，故A错误； （3）由于不计绳重和滑轮组的摩擦，根据F＝（f+G动）得动滑轮的重力为： G动＝2F﹣f＝2×200N﹣300N＝100N，故B正确； （4）由于不计绳重和滑轮组的摩擦，当物体的重力增加时，对水平面的压力增加，摩擦力增加，根据滑轮组的机械效率η＝＝＝＝＝知，增大物体的重力可以增大滑轮组的机械效率，故D错误。 故选：B。 8．（2022•辽宁）用如图所示的滑轮组拉动重300N的箱子，以0.2m/s的速度在水平地面上做匀速直线运动，箱子与地面间的摩擦力为自身重力的0.2倍，滑轮组的机械效率为75%，下列说法正确的是（　　） A．拉力F为80N B．10s内绳子自由端移动2m C．3s内物体重力做功180J D．拉力F的功率为16W 【答案】D 【解答】解：A、箱子与地面间的摩擦力f＝0.2G＝0.2×300N＝60N，对箱子受力分析可知，箱子所受的拉力F箱＝f＝60N， 从图中可知n＝2， 根据η＝＝＝＝＝75%可知 则拉力F＝＝＝40N，故A错误； B、绳子自由端的速度v＝nv箱＝2×0.2m/s＝0.4m/s， 10s内绳子自由端移动的距离s＝vt＝0.4m/s×10s＝4m，故B错误； C、箱子水平运动，重力的方向为竖直向下，箱子没有在重力的方向上移动距离，故3s内物体重力做功0J，故C错误； D、根据P＝＝＝Fv可知拉力F的功率P＝Fv＝40N×0.4m/s＝16W，故D正确。 故选D。 9．（2021•辽宁）4月13日，中国女足在东京奥运会预选赛中战胜韩国队，成功晋级东京奥运会。如图所示为中国女足队员射门瞬间。下列说法正确的是（　　） A．球的运动方向只与脚用力的大小有关 B．球离开脚后继续向前运动是由于球具有惯性 C．球在空中运动过程中，脚仍对球做功 D．球运动到最高点时受到的力是平衡力 【答案】B 【解答】解： A、球的运动方向与脚用力的大小、力的方向和力的作用点有关，故A错误； B、球离开脚后，球由于具有惯性，仍然会向前运动，故B正确； C、踢出去的足球在空中向前运动的过程中，足球由于惯性向前运动，不再受到脚的作用力，所以脚对球的力对球没有做功，故C错误； D、球运动到最高点时，只受重力和空气阻力的作用，这两个力的方向不同，因此受到的是非平衡力，故D错误。 故选：B。 10．（2021•辽宁）用如图所示的滑轮组，匀速直线拉动水平地面上重为35N的物体，手的拉力为20N，物体移动的速度为0.1m/s，物体受到地面的摩擦力为32N，不计绳重、滑轮组的摩擦，下列说法正确的是（　　） A．滑轮组的机械效率为80% B．动滑轮重为5N C．拉力的功率为2W D．10s内物体的重力做功为35J 【答案】A 【解答】解： A、由图知，n＝2，拉力端移动距离s＝2s物，滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝80%，故A正确； B、不计绳重和滑轮组的摩擦，根据F＝（f+G轮）可得动滑轮重力：G轮＝2F﹣f＝2×20N﹣32N＝8N，故B错误； C、拉力端移动速度v＝2v物＝2×0.1m/s＝0.2m/s，则拉力做功功率：P＝Fv＝20N×0.2m/s＝4W，故C错误； D、重力的方向是竖直向下的，物体运动的方向是水平的，没有在力的方向上通过距离，重力没有做功，故D错误。 故选：A。 11．（2021•辽宁）国家为了改善居民的居住条件，对老旧小区进行改造。建筑工人用如图装置将建材匀速运送到楼顶，已知建材重力为4500N，将建材提升15m用时1min，绳端的拉力F为2000N（忽略绳重）。下列计算结果正确的是（　　） A．绳端拉力的功率为1125W B．绳端移动的速度为0.25m/s C．该装置的机械效率为75% D．该装置所做的有用功为3×104J 【答案】C 【解答】解：A、已知h＝15m，绳子自由端移动距离s＝3h＝3×15m＝45m， 总功W总＝Fs＝2000N×45m＝90000J， 绳端拉力的功率P＝＝＝1500W，故A错误； B、物体上升的速度v＝＝＝0.25m/s， 绳端移动的速度v′＝3v＝3×0.25m/s＝0.75m/s，故B错误； CD、该装置所做的有用功W有用＝Gh＝4500N×15m＝67500J， 该装置的机械效率η＝×100%＝×100%＝75%，故C正确，D错误。 故选：C。 12．（2020•辽宁）小鹏家购买了一箱重960N的装修材料，工人用如图所示的滑轮组将装修材料匀速提高9m，用时3min，若滑轮组的机械效率为80%（不计箱子重、绳重和摩擦）。小鹏计算的下列物理量正确的是（　　） A．绳子自由端移动的速度为0.05m/s B．做的有用功为8640J C．拉力为240N D．拉力的功率为48W 【答案】B 【解答】解： A、用时t＝3min＝180s， 装修材料上升的速度为v＝＝＝0.05m/s，由图可知，有4段绳子拉着动滑轮， 则绳子自由端的速度为v'＝4v＝4×0.05m/s＝0.2m/s，故A错误； B、提升装修材料做的有用功：W有＝Gh＝960N×9m＝8640J；故B正确； C、由η＝可得，工人做的总功：W总＝＝＝10800J， 由W＝Fs可得，工人对绳子自由端的拉力：F＝＝＝300N，故C错误； D、拉力的功率为：P＝＝＝60W，故D错误。 故选：B。 二．多选题（共3小题） （多选）13．（2023•营口）如图所示，重100N的物体A在F＝10N的拉力作用下，3s内沿水平地面匀速直线运动了1.5m，不计绳和滑轮自重，滑轮组的机械效率为90%。下列说法正确的是（　　） A．绳自由端移动的速度为1m/s B．在此过程中所做的额外功为15J C．物体与地面间的滑动摩擦力为18N D．拉力F增大时，物体A受到地面的摩擦力一定变大 【答案】AC 【解答】解： A、根据图示可知，有两段绳子拉着动滑轮，所以绳子自由端移动的距离为：s＝2×1.5m＝3m；绳自由端移动的速度为：v＝＝＝1m/s，故A正确； B、总功为：W总＝Fs＝10N×3m＝30J；在此过程中所做的额外功为：W额＝W总（1﹣η）＝30J×（1﹣90%）＝3J，故B错误； C、有用功为：W有＝W总η＝30J×90%＝27J，则摩擦力为：f＝＝＝18N，故C正确； D、拉力F增大时，物体A对地面的压力不变、接触面的粗糙程度不变，所以受到地面的摩擦力大小不变，故D错误。 故选：AC。 （多选）14．（2023•朝阳）如图所示，用40N的拉力F沿水平方向拉绳子的一端，使重500N的物体A以0.2m/s的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s。已知滑轮组的机械效率为80%，则此过程中，下列说法正确的是（　　） A．绳子自由端移动的距离为6m B．物体A受到的摩擦力为90N C．拉力F做的功为240J D．拉力F的功率为19.2W 【答案】AC 【解答】解：A、由v＝可得物体移动的距离：s物＝v物t＝0.2m/s×10s＝2m， 由图知，n＝3，绳子自由端移动的距离：s＝ns物＝3×2m＝6m，故A正确； BCD、拉力做的总功：W总＝Fs＝40N×6m＝240J，故C正确； 拉力做功的功率： P＝＝＝24W，故D错误； 由η＝可知拉力做的有用功： W有＝ηW总＝80%×240J＝192J， 由W有用＝fs物可知，物体与地面间的滑动摩擦力： f＝＝＝96N，故B错误。 故选：AC。 （多选）15．（2022•辽宁）2022年6月5日11时许，整流罩打开，神舟十四号飞船成功入轨，展开太阳能帆板。飞船将在大气层外沿椭圆形轨道绕地球运动。下列说法正确的是（　　） A．整流罩与大气层摩擦后温度升高，是通过做功的方式使其内能增加的 B．太阳能电池板可将光能转化为电能 C．太阳能是可再生能源 D．飞船从近地点向远地点运动时，动能增大，势能减小 【答案】ABC 【解答】解：A、整流罩与大气层发生剧烈摩擦，温度升高，整流罩克服摩擦做功，所以这是通过做功的方式增加了整流罩的内能，故A正确； B、太阳能电池将太阳能中的光能转化为电能，故B正确； C、太阳能可以在自然界源源不断地从自然界中获得，是可再生能源，故C正确； D、飞船在运行过程中不受空气阻力，机械能保持不变，从近地点向远地点运动过程中，速度变小，动能变小；高度变大，势能变大，动能转化为势能，故D错误。 故选：ABC。 三．填空题（共14小题） 16．（2023•盘锦）如图所示滑轮组中定滑轮的作用是 　改变力的方向　。小铭用该滑轮组将重80N的物体匀速提高，动滑轮重为20N，不计绳重和摩擦，则小铭所用拉力F＝　50　N；若物重增大，该滑轮组机械效率将 　变大　（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】改变力的方向；50；变大。 【解答】解：定滑轮的作用是改变力的方向； 图中所示承担总重的绳子股数n＝2，拉力F＝×（G+G动）＝×（80N+20N）＝50N； 不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率η＝＝＝＝，动滑轮重不变时，物重增大，机械效率将变大。 故答案为：改变力的方向；50；变大。 17．（2023•丹东）如图所示是篮球运动员比赛时的情景。运动员把飞来的篮球接住，说明力可以改变物体的 　运动状态　；运动员再将篮球投出，篮球离开手后，继续向上运动，是因为篮球具有 　惯性　；篮球离开手后，手对篮球 　不做功　（选填“做功”或“不做功”）。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：运动员把飞来的篮球接住，运动员给篮球一个作用力，篮球由运动变为静止，说明力可以改变物体的运动状态； 篮球离开手后，继续向上运动，是因为篮球具有惯性，仍然要保持原来的运动状态； 篮球离开手后，依靠惯性向前运动，不再受到人的作用力，所以手对篮球不做功。 故答案为：运动状态；惯性；不做功。 18．（2023•辽宁）如图是元代王祯《农书》中描绘的农民使用扇车清选谷物的情景。农民快速摇动摇柄，扇轮转动产生气流，当把谷物倒入扇车时，谷物在 　重　力的作用下落入扇车，气流使枯瘪谷物从出风口飞出，说明力可以改变物体的 　运动状态　。扇车的摇柄是 　轮轴　（填简单机械名称）。 【答案】重；运动状态；轮轴。 【解答】解：当把谷物倒入扇车时，谷物在重力的作用下落入扇车；气流使枯瘪谷物从出风口飞出，谷物的运动状态发生变化，说明力可以改变物体的运动状态；扇车的摇柄可以绕轴连续转动，是轮轴。 故答案为：重；运动状态；轮轴。 19．（2023•锦州）如图所示，重100N的物体A在水平拉力F的作用下以0.1m/s的速度匀速运动10s，弹簧测力计的示数为20N，滑轮组的机械效率为80%。则拉力F所做的功是 　40　J，拉力F的功率是 　4　W，物体A受到的摩擦力是 　32　N。（不计绳重和滑轮重） 【答案】40；4；32。 【解答】解： 由图知，n＝2，则绳子自由端移动的距离：s绳＝2s物＝2v物t＝2×0.1m/s×10s＝2m， 弹簧测力计的示数为20N，拉力就是20N， 拉力做功为：W总＝Fs绳＝20N×2m＝40J， 拉力做功的功率： P＝＝＝4W； 因为η＝＝＝＝， 所以物体与地面间的滑动摩擦力： f＝η×2F＝80%×2×20N＝32N。 故答案为：40；4；32。 20．（2023•营口）“举杯邀明月，对影成三人”，诗人举起杯子，改变了杯子的 　运动状态　（选填“形状”或“运动状态”）；举杯过程中，诗人的手臂相当于 　费力　杠杆；月光下，地面上诗人的影子是由光的 　直线传播　形成的。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：“举杯邀明月，对影成三人”，诗人举起杯子，杯子的速度发生了变化，是力作用的结果，说明力可以改变杯子的运动状态； 人通过曲臂使手臂转动来拿起重物，是在力的作用下绕肘点转动的，动力臂小于阻力臂，动力将大于阻力，举杯过程中，诗人的手臂相当于费力杠杆； “举杯邀明月，对影成三人”中“人”是人在地面上形成的影子，它是沿直线传播的光被不透明的人挡住，在人后面的地面上光照不到的地方形成影，即地面上的“人”。 故答案为：运动状态；费力；直线传播。 21．（2023•朝阳）如图所示，一轻质杠杆在水平位置平衡，其中OB＝4OA，物体C重为100N，则动力F＝　25　N，这是 　省力　杠杆。 【答案】25；省力 【解答】解：已知OB＝4OA，物体C重为100N，根据杠杆平衡条件可得： FC×OA＝F×OB，即F＝＝＝25N； 由题知，O为支点，因为OB＝4OA，动力臂大于阻力臂，此杠杆为省力杠杆。 故答案为：25；省力。 22．（2022•丹东）北京冬奥会冰壶项目深受人们的喜爱。在冰壶比赛中，冰壶离开手后能在水平冰面上继续向前滑行，是由于 　冰壶　（选填“运动员”或“冰壶”）具有惯性；冰壶在冰面上减速滑行的过程中，其动能 　减小　（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 【答案】冰壶；减小。 【解答】解：冰壶比赛时，投手用力将冰壶掷出后，由于冰壶具有惯性，仍要保持原来的运动状态，所以它会继续沿着水平赛道向前滑行一段距离； 冰壶滑行过程中，质量不变，速度减小，所以动能减小。 故答案为：冰壶；减小。 23．（2022•朝阳）如图所示，用滑轮组提升重900N的物体A，使它在10s内匀速上升1m，此时滑轮组的机械效率为75%，则在提升重物的过程中（不计绳重及摩擦），动滑轮的重力为 　300　N，拉力做功的功率为 　120　W。 【答案】300；120。 【解答】解：有用功W有＝Gh＝900N×1m＝900J， 由机械效率公式可知总功W总＝＝＝1200J。 额外功W额＝W总﹣W有＝1200J﹣900J＝300J， 动滑轮的重G动＝＝＝300N。 拉力做功的功率为P＝＝＝120W。 故答案为：300；120。 24．（2022•沈阳）用如图所示的滑轮组，分别匀速提升甲、乙两个重物。若重物甲被提升的速度为v1，同时绳子自由端的速度为v2，则v1　小于　v2。以G甲、G乙分别表示甲、乙两个重物的重力，若G甲＞G乙，且不计绳重和摩擦，匀速提升甲、乙两个重物时滑轮组的机械效率η甲　大于　η乙（以上两空均选填“大于”、“小于”或“等于”）。 【答案】小于；大于。 【解答】解：（1）由图可得，滑轮组绳子的有效股数n＝3， 则绳子自由端的速度v2和重物甲被提升的速度v1的关系为v2＝3v1，即v1小于v2。 （2）不计绳重和摩擦，克服重物重力做的功为有用功，克服重物重力和动滑轮重力做的功为总功， 则滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%， 据此可知，滑轮组提升重物的重力越大，滑轮组的机械效率越大， 由G甲＞G乙可知，匀速提升甲、乙两个重物时滑轮组的机械效率η甲大于η乙。 故答案为：小于；大于。 25．（2022•鞍山）建筑工地的工人用如图所示的滑轮组来提升重物。已知重物G＝900N，不计绳重和摩擦，当绳子自由端的拉力F＝400N时，可将重物匀速提升2m。在此过程中，拉力F做功 　2400　J，滑轮组的机械效率为 　75%　；若将该滑轮组的机械效率提高5%，需要用此滑轮组提升 　1200　N的重物。 【答案】2400；75%；1200。 【解答】解：（1）由图可知，滑轮组绳子的有效股数n＝3， 则绳子自由端移动的距离：s＝nh＝3×2m＝6m， 拉力F做功：W总＝Fs＝400N×6m＝2400J； （2）拉力做的有用功：W有＝Gh＝900N×2m＝1800J， 滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝75%； （3）不计绳重和摩擦，由F＝（G+G动）可得，动滑轮的重力：G动＝nF﹣G＝3×400N﹣900N＝300N， 将该滑轮组的机械效率提高5%时其机械效率η′＝80%，设提升重物的重力为G′， 因克服重物重力所做功为有用功，克服重物重力和动滑轮重力做的功为总功， 所以，滑轮组的机械效率：η′＝×100%＝×100%＝×100%＝×100%＝80%， 解得：G′＝1200N。 故答案为：2400；75%；1200。 26．（2021•沈阳）学校举行以“学党史，忆初心”为主题的升旗仪式。如图甲所示，旗杆顶端的滑轮是一种简单机械，升旗时使用这种滑轮的目的是改变力的 　方向　。生活中我们经常用到各种简单机械，如图乙是园艺工人修剪树枝时使用的剪刀，属于杠杆。使用这种剪刀的好处是可以省 　力　（选填“力”或“距离”），如果树枝太硬不容易剪断，可以使树枝尽量 　靠近　（选填“靠近”或“远离”）支点O。 【答案】方向；力；靠近。 【解答】解：（1）旗杆顶端的滑轮是一种简单机械，升旗时不随红旗一起升降为定滑轮，使用这种滑轮的目的是改变力的方向； （2）园艺工人剪树枝时，使树枝靠近支点O，减小了阻力臂，而阻力和动力臂不变，由F1L1＝F2L2可知，动力会变小，因此可以省力。 故答案为：方向；力；靠近。 27．（2021•沈阳）小丽利用如图所示的滑轮组，将重为125N的物体匀速提起，作用在绳子自由端竖直向上的拉力F＝50N，在10s内绳子自由端移动的距离为6m。则物体上升的速度为 　0.2　m/s；拉力F的功率为 　30　W。 【答案】0.2；30。 【解答】解：绳子自由端移动的速度v＝＝＝0.6m/s， 从图中可知n＝3，物体上升的速度v′＝＝＝0.2m/s； 根据P＝＝＝Fv可知拉力F的功率P＝Fv＝50N×0.6m/s＝30W。 故答案为：0.2；30。 28．（2021•大连）工人使用独轮车搬运石头，相关信息如图所示，车箱和石头所受的总重力G＝1200N，推车时，双手向上的力F＝　300　N；如果将这些石头偏向车箱前部装载，推车时，双手向上的力为F′，则F′　＜　F（选填“＞”“＝”或“＜”）。 【答案】300；＜ 【解答】解：由图可知：独轮车在使用过程中，L1＝90cm+30cm＝120cm＝1.2m，L2＝30cm＝0.3m， 根据杠杆平衡原理F1L1＝F2L2得：FL1＝GL2，所以，F＝＝＝300N； 如果将这些石头偏向车箱前部装载，推车时，动力臂不变，阻力臂变小，阻力不变，根据杠杆的平衡条件可知，双手向上的力变小，则F′＜F。 故答案为：300；＜。 29．（2020•沈阳）如图所示是一种可在电梯井中沿竖直通上下运行的电梯，人随底板水平的电梯厢一起上做匀速直线运动时，以　电梯厢底板　为参照物，人是静止的；此时人　不受　（选填“不受”或“受到”）摩擦力作用。人在随电梯厢一起向上匀速运动时，他的机械能将　增大　（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）人随底板水平的电梯厢一起上做匀速直线运动时，以电梯厢底板为参照物，人的位置不变，处于静止状态； （2）人和电梯厢底板之间没有相对运动，或相对运动趋势，不存在摩擦力； （3）人在随电梯籍一起向上匀速运动时，速度不变，高度增加，所以自行车的动能不变，重力势能增加；所以机械能增大。 故答案为：电梯厢底板；不受；增大。 四．作图题（共8小题） 30．（2023•辽宁）如图甲晾晒架，挂衣服时可以把它看成杠杆，图乙为其简化示意图。请在乙图中作出： （1）当挂较重的衣物时，为了使晾晒架A点受到的支持力最小，请在B、C、D三点中选择一点，作出该点所受到的拉力F2； （2）晾晒架A点受到的支持力F1及其力臂l1。 【答案】见解答 【解答】解：（1）当挂较重的衣物时，为了使晾晒架A点受到的支持力最小，动力臂和阻力一定时，阻力臂越小，动力越小； 应选择离支点最近的B施加阻力F2； （2）之间对A的支持力垂直于墙壁向右，从O画出到支持力F1的垂线即动力臂l1，如图所示： 31．（2023•锦州）如图所示是中医用切刀切药材的示意图，请你在图中画出施加在手柄上A点的最小力F及其力臂L。 【答案】 【解答】解：由杠杆平衡条件F1L1＝F2L2可知，在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小； 图中支点在O点，要求在A点用力，连接OA，则OA就是最长的动力臂L；由题意可知，要在A点用最小的力F将药材切开，杠杆应按顺时针转动，则动力应垂直于力臂L向下，据此可画出最小动力F的示意图。 如图所示： 32．（2023•辽宁）如图甲是一台石材运输车，提起石材时，钢杆AB可看成一个杠杆。它能通过移动套管在AB上的位置来调节支点，其简化图如图乙所示，F1是作用在A点的动力。 （1）使用杠杆提起一石材，从图乙杠杆上已标明的两点中选择一点作为支点，使F1最小，在对应的括号内标明O，并作出对应的动力臂l1； （2）在图乙中画出绳子对石材的拉力F。 【答案】见解答 【解答】解：（1）使用杠杆提起一石材，当动力较小时，杠杆要逆时针转动，此时绕着转动的是套管左侧的端点，根据杠杆的平衡条件，阻力一定时，阻力臂越小，动力臂越长，动力越小，在左侧括号内标明O，从O作出动力的垂线，即动力臂l1； （2）绳子对石材的拉力F作用在石材上，方向竖直向上，如图所示： 33．（2023•营口）如图所示，O点是撬棒的支点，F2是阻力。请在图中画出： （1）作用在A点的最小动力F1及其力臂l1； （2）阻力F2的力臂l2。 【答案】 【解答】解：已知支点为O，要求作用在A点的动力F1最小，由杠杆平衡条件可知动力臂L1应最长，由图知最长的动力臂等于OA；要使杠杆平衡，该力的方向应斜下方，且与撬棒垂直，过A点作垂直于OA向下的动力F1，那么OA即为所作的动力臂L1； 过O点作力F2作用线的垂线段L2，则L2即为所作的阻力臂。 如图所示： 34．（2022•辽宁）图甲是一款瓶起子。起瓶盖时，瓶身相当于一个绕O点转动的杠杆。图乙是其简化示意图。请在图乙中画出： （1）瓶盖上B点受到的阻力F2的大致方向； （2）作用在A点的最小动力F1及其力臂l1。 【答案】 【解答】解： （1）起瓶盖时，瓶身相当于一个绕O点转动的杠杆，支点在O点，阻力作用点在B点，方向向左上方； （2）由杠杆平衡条件F1 L1＝F2 L2可知，在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小；图中支点在O点，因此OA作为动力臂l1最长；动力的方向应该向左下方；从支点O作动力F1作用线的垂线，支点到垂足的距离为动力臂l1；过点A垂直于OA向左下方作出最小动力F1的示意图，如图所示： 35．（2022•辽宁）图甲是小奇用食品夹夹肉饼时的情景，食品夹看作可以绕O点转动的两个杠杆，其中OAB是上方杠杆，图乙是OAB的简化图，F2为作用在点B的阻力。请在图乙中画出： （1）在A点施加的最小动力F1及动力臂l1； （2）阻力臂l2。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：由杠杆平衡条件F1 l1＝F2 l2可知，在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小；过支点O作动力F1作用线的垂线段即为动力臂l1，过支点O作阻力F2作用线的垂线段即为阻力臂l2。 如下图所示： 36．（2021•辽宁）如图甲所示为搬花神器，用它把花盆抬起时，相当于一个绕O点转动的杠杆。其简化示意图如图乙所示，请在乙图中画出： （1）花盆所受重力的示意图（O′为其重心）； （2）杠杆平衡时作用在A点的最小动力F1及其力臂L1。 【答案】 【解答】解：（1）重力方向竖直向下，作用点在重心，如下图所示： （2）由杠杆平衡条件F1L1＝F2L2可知，在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小；图中支点在O点，因此连接OA作为动力臂L1最长；动力的方向应该向下，过点A垂直于OA斜向下作出最小动力F1的示意图，如图所示： 。 37．（2020•辽宁）图甲中是用来压制饺子皮的“神器”，压皮时压杆可视为一个杠杆。图乙是其简化示意图。图中O为支点，F2为压动杠杆时作用在B点的阻力。请在乙图中画出：阻力臂l2、作用在A点的最小动力F1及其动力臂l1。 【答案】见试题解答内容 【解答】解： （1）反向延长F2画出阻力作用线，从支点O作阻力F2作用线的垂线，则支点到垂足的距离为阻力臂l2； （2）由杠杆平衡条件F1L1＝F2L2可知，在阻力跟阻力臂的乘积一定时，动力臂越长，动力越小；图中支点在O点，因此OA作为动力臂最长；在压制饺子皮时，动力的方向应该向下，过点A垂直于OA向下作出最小动力F1的示意图，如图所示： 。 五．实验探究题（共6小题） 38．（2023•阜新）小新利用如图所示实验装置进行“探究杠杆的平衡条件”实验。 （1）如图甲所示已静止的杠杆，将平衡螺母向 　左　调节，使其在水平位置平衡。 （2）多次改变钩码的个数和位置，并使杠杆在水平位置平衡（如图乙所示），得到如下实验数据。分析数据可总结出杠杆的平衡条件是 　F1l1＝F2l2　。 次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm 1 1.0 10 0.5 20 2 1.5 10 1.0 15 3 2.0 15 1.5 20 （3）实验中多次改变力和力臂的大小，目的是 　寻找普遍规律　。 （4）如图丙所示的剪刀属于 　省力　杠杆，工人师傅用该剪刀修剪树枝时，应把树枝放在剪刀的 　C　位置，树枝最容易被剪断（选填“A”“B”或“C”）。 【答案】（1）左；（2）F1l1＝F2l2；（3）寻找普遍规律；（4）省力；C。 【解答】解：（1）杠杆如图甲所示，右端向下倾斜，则重心应向左移动，故应向左调节左端或右端的平衡螺母，使杠杆处于水平位置平衡； （2）根据表格中的实验数据得出杠杆的平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂（或F1l1＝F2l2）； （3）在探究过程中，需要进行多次实验的目的是避免偶然性，寻找普遍规律； （4）如图丙所示的剪刀，动力臂大于阻力臂，根据杠杆平衡条件可知，动力小于阻力，所以属于省力杠杆；为了树枝更容易被剪断，应尽量减小阻力臂，所以应把树枝放在剪刀的C位置。 故答案为：（1）左；（2）F1l1＝F2l2；（3）寻找普遍规律；（4）省力；C。 39．（2022•丹东）“探究杠杆的平衡条件”实验 （1）如图甲所示，杠杆处于静止状态。为方便测量 　力臂　，应向 　右　（选填“左”或“右”）调节螺母，使杠杆在水平位置平衡。 （2）给杠杆两侧挂上不同数量的钩码，移动钩码的位置，使杠杆重新在水平位置平衡。设右侧钩码对杠杆施的力为动力F1，左侧钩码对杠杆施的力为阻力F2；测出杠杆平衡时的动力臂l1和阻力臂l2；把F1、F2、l1、l2的数据填入表格中。改变动力F1和动力臂l1的大小，相应调节阻力F2和阻力臂l2，再做几次实验，实验数据如下表所示。 次数 动力F1/N 动力臂l1/m 阻力F2/N 阻力臂l2/m 1 0.5 0.3 1 0.15 2 1.5 0.1 3 0.05 3 3 0.1 1.5 0.2 分析表中的数据得到杠杆的平衡条件：　F1l1＝F2l2　（用F1、l1、F2、l2表示）。 （3）如图乙所示，在 　A　（选填“A”、“B”或“C”）点竖直 　向上　（选填“向上”或“向下”）拉时，可使杠杆保持水平位置平衡，此时杠杆属于省力杠杆。 （4）在完成实验后，小辉利用杠杆平衡条件完成了老师提出的问题。如图丙所示，轻质杠杆可绕O点转动，它的中点挂有100N的重物，在杠杆右端用竖直向上的力F＝　50　N，可使杠杆在水平位置平衡。 【答案】（1）力臂，右；（2）F1l1＝F2l2；（3）A；向上；（4）50。 【解答】解：（1）实验前为方便测量力臂，应将杠杆调节到水平位置平衡，将杠杆的中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆左端下沉，右端偏高，这时应将平衡螺母向右端调节； （2）分析表中的实验数据，发现动力×动力臂＝阻力×阻力臂，用F1、F2、l1和l2分别表示动力、阻力、动力臂和阻力臂，杠杆平衡条件可表示为：F1l1＝F2l2； （3）要使杠杆属于省力杠杆，则动力臂应大于阻力臂，所以应该选择在A点施加向上的力； （4）根据F1l1＝Gl2，F＝＝100N×＝50N。 故答案为：（1）力臂，右；（2）F1l1＝F2l2；（3）A；向上；（4）50。 40．（2022•朝阳）小明利用如图所示实验装置“探究杠杆的平衡条件”： （1）轻质杠杆静止时如图甲所示，可将左端的平衡螺母向 　右　（选填“左”或“右”）调节，使其在水平位置平衡，这样操作的目的是便于测量 　力臂　。 （2）小明多次实验并记录数据如表，总结数据得出杠杆的平衡条件：　动力×动力臂＝阻力×阻力臂（或F1l1＝F2l2）　。 次数 动力F1/N 动力臂l1/m 阻力F2/N 阻力臂l2/m 1 1 0.1 2 0.05 2 2 0.15 1.5 0.2 3 3 0.05 1.5 0.1 （3）第2次实验所挂钩码的个数和位置如图乙所示，此时将两侧所挂的钩码同时向支点O靠近一格，杠杆会 　右侧下降　（选填“左侧下降”、“右侧下降”或“仍水平平衡”）。 （4）如图丙所示，用弹簧测力计在A处竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，在测力计逐渐向左倾斜到虚线位置的过程中，保持杠杆在水平位置平衡，则测力计的示数将 　变大　（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】（1）右、力臂；（2）动力×动力臂＝阻力×阻力臂（或F1l1＝F2l2）；（3）右侧下降；（4）变大。 【解答】解：（1）杠杆如图甲所示，左端向下倾斜，则重心应向右移动，故应向右调节左端或右端的平衡螺母，使杠杆处于水平位置平衡时，便于我们直接读数力臂大小； （2）根据表格中的实验数据得出杠杆的平衡条件：动力×动力臂＝阻力×阻力臂（或F1l1＝F2l2）； （3）若一个钩码重G，每一个小格长L，如图乙所示，将两侧所挂的钩码同时向支点O靠近一格，则左侧4G×2L＝8GL，右侧3G×3L＝9GL，因为8GL＜9GL，所以杠杆不能平衡，右侧下降； （4）弹簧测力计逐渐向左倾斜拉杠杆，拉力的力臂变小，拉力变大，弹簧测力计示数变大。 答案为：（1）右、力臂；（2）动力×动力臂＝阻力×阻力臂（或F1l1＝F2l2）；（3）右侧下降；（4）变大。 41．（2022•沈阳）在“探究杠杆平衡条件”的实验中 （1）杠杆没挂钩码时需要向右调节杠杆两端的螺母，才能使杠杆在水平位置平衡，说明调节前杠杆的 　右　（选填“左”或“右”）端高； （2）小雨通过改变钩码数量并移动钩码位置，使杠杆在水平位置平衡，多做几次实验，将得到的数据填入表中。分析表中数据，得到杠杆平衡条件是：　F1L1＝F2L2　； 次数 动力F1/N 动力臂l1/cm 阻力F2/N 阻力臂l2/cm 1 0.5 20 2.0 5 2 1.0 10 0.5 20 3 1.5 10 3.0 5 （3）如图甲所示先在杠杆左侧挂4个钩码，后在右侧A处挂3个钩码，根据得到的杠杆平衡条件可以判断出杠杆的 　右　端会下沉； （4）小雨想用撬棒撬动地面上的石头，O是撬棒的支点，F2是阻力，l2是阻力臂，如图乙所示，为了撬动石头，在B点施加的最小动力F1的方向是 　垂直于OB向下　。 【答案】（1）右；（2）F1L1＝F2L2；（3）右；（4）垂直于OB向下。 【解答】解：（1）杠杆的右端较高，平衡螺母应向右端移动使杠杆在水平位置平衡； （2）由表格中数据知，动力、动力臂的乘积等于阻力、阻力臂的乘积，可得杠杆平衡条件是：F1L1＝F2L2； （3）一个钩码的重力为G，设杠杆一个小格代表L， 左端：F1L1＝4G×L＝4GL，右端：F2L2＝3G×2L＝6GL， 则F1L1＜F2L2，即杠杆不能在水平位置保持平衡，向右端下沉； （4）如图乙所示，为了撬动石头，最长的动力臂为OB，所以在B点施加的最小动力F1的方向是垂直于OB向下。 故答案为：（1）右；（2）F1L1＝F2L2；（3）右；（4）垂直于OB向下。 42．（2020•大连）某同学猜想重力势能的大小与物体的质量和高度有关，在探究“重力势能的大小与高度是否有关”时，所用的实验器材有：金属球、尖桌腿的小桌、细沙和塑料盆。实验装置如图甲所示。 （1）该实验可以通过判断　小桌进入细沙的深度　来判断出金属球重力势能的大小。依据是：金属球对小桌　做功　越多，金属球具有的重力势能就越大。 （2）请设计出记录实验数据的表格，表中要有必要的信息。 （3）实验时，该同学发现：由于金属球的撞击点偏离桌面中央较大，使小桌倾斜较大，甚至被撞翻。于是他改进了实验装置，如图乙所示，较好地解决了这个问题。他的主要操作是：每次实验时，先拉起金属球，将沙面抹平；　使金属球在小桌中心的正上方　；由静止开始释放金属球，观察实验现象。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）金属球质量一定时，金属球所处的位置越高，金属球的重力势能越大，金属球下落到小桌时动能越多，金属球对小桌做功越多，小桌进入细沙的深度越深。 （2）探究重力势能和高度的关系，保持物体的质量不变，改变物体的高度，表格中要记录物体不同的高度； 观察小桌进入细沙的深度，需要记录； 为了使实验结论具有普遍性，要进行多次实验。 由实验现象得到的实验结论也要记录，表格如下： 实验次数 金属球高度h/cm 小桌进入细沙的深度h’/cm 重力势能和高度关系 1 2 3 （3）为了防止小桌撞翻，使金属球在小桌中心的正上方，由静止自由释放，观察小桌进入细沙的深度。 故答案为：（1）小桌进入细沙的深度；做功；（2）如上表；（3）使金属球在小桌中心的正上方。 43．（2020•沈阳）康康家有一台动感单车，结构如图1所示。使用时人可以像骑自行车一样骑行，由于车轮不接触地面，所以在骑行时整车的位置不发生移动。 （1）康康骑车时，车轮转动发出“唰唰”声，分析表明，声音是由物体的　振动　产生的。 （2）关于动感单车，下列说法正确的是　A　。 A．单车的脚踏、曲柄和齿轮共同组成轮轴 B．车座下方的弹簧受力越大，其弹性形变越小 C．移动单车时，让车前端小轮着地，用滚动代替滑动来增大摩擦 D．单车静止在水平地面上时，地面对单车的支持力和单车对地面的压力是一对平衡力 （3）如图2所示是某次康康移动单车时的操作图，请在图2中画出他在A点所施加动力F1的力臂l1； （4）单车的骑行阻力可调节。如图3所示，在车轮上方有一个摩擦片，逆时针旋转“刹车球头”，与之相连的摩擦片上移，顺时针旋转“刹车球头”，摩擦片下移。通过调节“刹车球头”，就可以方便调节骑行阻力。如果想增大阻力，你将如何调节“刹车球头”：　顺时针旋转“刹车球头”　。 （5）如图4所示是动感单车的扶手。按压电子仪表的“开始按钮”同时将双手握住“手握感应片”，电子仪表的显示屏就可以显示骑行人的心率，若双手没握或握不紧“手感应片”时，显示屏就不显示骑行人的心率。你认为这个“手握感应片”在电路中的作用相当于一个　开关　（选填“开关”或“电源”）。 （6）康康受显示屏可以显示心率的启发，想设计一个体重秤，当人坐在车座上，身体其它部位不接触车体时，就可粗略显示骑行者受到的重力。如图5是其工作原理的部分示意图。他所选用的压敏电阻R的电阻值会随压力增大而减小，他将电压表的示数转换为相应的重力值，当人的体重越大时，电压表的示数就越大，则他应在图5所示的A、B、C、D四个点中选择　AB（或AC）　两个点将电压表接入电路。 【答案】见试题解答内容 【解答】解： （1）一切发声的物体都在振动，所以车轮转动发出“唰唰”声也是由于物体振动产生的； （2）A、轮子和轴固定在一起转动的机械叫做轮轴，所以单车的脚踏、曲柄和齿轮共同组成轮轴，故A正确； B、车座下方的弹簧受力越大，其弹性形变也就越大，故B不正确； C、当其他条件一定时，滚动摩擦力更小，所以用滚动代替滑动可以减小摩擦，故C不正确； D、地面对单车的支持力和车对地面的压力，二力的大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在不同物体上，不是一对平衡力，而是一对相互作用力，故D不正确。 故选：A。 （3）先作出力F1的延长线，然后由支点O作动力F1作用线的垂线段，并用l1表示即为F1的力臂。如图所示： （4）增大摩擦力常用的方法是增大接触面粗糙程度或增大压力，根据题中关于摩擦片和车轮的结构介绍可知，摩擦片向下移动可以增大它对车轮的压力，可使摩擦阻力变大，所以正确的调节方法是：顺时针旋转“刹车球头”； （5）双手握住“手握感应片”，电子仪表的显示屏就工作，说明是通路，否则显示屏无显示，说明是断路，所以“手握感应片”相当于电路中的开关； （6）由图5可知，压敏电阻R和定值电阻串联； 结合题意可知，当人的体重越大时，压敏电阻R受到的压力越大，则压敏电阻R的电阻值会减小，由串联电路分压规律可知，压敏电阻两端的电压会减小，因为电源电压不变，所以另一个定值电阻的电压会变大，题目要求电压表的示数随体重增大而增大，所以电压表应该接在定值电阻两端，即接在AB（或AC）两点之间。 故答案为：（1）振动；（2）A；（3）如上图所示；（4）顺时针旋转“刹车球头”；（5）开关；（6）AB（或AC）。 六．计算题（共14小题） 44．（2024•辽宁）质量为50kg的甲同学站在水平冰面上，与冰面接触的总面积为0.05m2，甲同学用40N的水平推力推坐在冰车上的乙同学，沿直线前进10m。g取10N/kg。求： （1）甲受到的重力大小； （2）甲站立时对冰面的压强； （3）甲推乙过程中，推力做的功。 【答案】（1）甲受到的重力大小为500N； （2）甲站立时对冰面的压强为1×104Pa； （3）甲推乙过程中，推力做的功为400J。 【解答】解：（1）甲受到的重力G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N； （2）甲站立时对冰面的压力F压＝G＝500N， 甲站立时对冰面的压强： p＝＝＝1×104Pa； （3）甲推乙过程中，推力做的功： W＝Fs＝40N×10m＝400J。 答：（1）甲受到的重力大小为500N； （2）甲站立时对冰面的压强为1×104Pa； （3）甲推乙过程中，推力做的功为400J。 45．（2023•阜新）某工地一台8t的推土机，它与地面接触的总面积为4m2。推土机在平直的地面匀速行驶15min，消耗柴油7kg。（g取10N/kg，q柴油＝4.3×107J/kg）求： （1）推土机静止在水平地面时，对地面的压强是多少？ （2）若推土机匀速行驶时发动机的功率为130kW，发动机做的功是多少？ （3）推土机匀速行驶时，发动机的效率是多少？（百分号前保留一位小数） 【答案】（1）推土机静止在水平地面时，对地面的压强是2×104Pa； （2）推土机匀速行驶时发动机做的功是1.17×108J； （3）推土机匀速行驶时，发动机的效率是38.9%。 【解答】解：（1）推土机静止时对水平地面的压力： F＝G＝mg＝8×103kg×10N/kg＝8×104N， 对水平地面的压强： p＝＝＝2×104Pa； （2）已知推土机匀速行驶时发动机的功率P＝130kW＝1.3×105W，匀速行驶时间t＝15min＝15×60s＝900s， 由P＝可得，推土机做的功： W＝Pt＝1.3×105W×900s＝1.17×108J； （3）柴油完全燃烧放出的热量：Q放＝m柴油q柴油＝7kg×4.3×107J/kg＝3.01×108J， 则推土机匀速行驶时，发动机的效率是：η＝＝≈38.9%。 答：（1）推土机静止在水平地面时，对地面的压强是2×104Pa； （2）推土机匀速行驶时发动机做的功是1.17×108J； （3）推土机匀速行驶时，发动机的效率是38.9%。 46．（2023•盘锦）某品牌的柴油车进行性能测试，该车在1600N的牵引力驱动下，沿平直路面以20m/s的速度匀速行驶了4.3km，消耗了0.5L柴油。（ρ柴油＝0.8×103kg/m3，q柴油＝4.3×107J/kg）在此次路测过程中，求： （1）消耗柴油的质量； （2）牵引力功率； （3）柴油机效率。 【答案】（1）消耗柴油的质量是0.4kg； （2）牵引力功率是32000W； （3）柴油机效率是40%。 【解答】解：（1）消耗柴油的质量m＝ρV＝0.8×103kg/m3×0.5×10﹣3m3＝0.4kg； （2）牵引力功率P＝＝Fv＝1600N×20m/s＝32000W； （3）有用功W有＝Fs＝1600N×4300m＝6.88×106J， 完全燃烧0.4kg柴油放出的热量为Q放＝mq＝0.4kg×4.3×107J/kg＝1.72×107J， 柴油机效率η＝＝40%。 答：（1）消耗柴油的质量是0.4kg； （2）牵引力功率是32000W； （3）柴油机效率是40%。 47．（2023•丹东）某小汽车的质量为1500kg，轮胎与水平地面总接触面积为0.05m2。小汽车在平直的公路上匀速行驶6.9km，消耗汽油0.5kg，已知小汽车匀速直线行驶时受到的阻力为1000N。（汽油的热值q＝4.6×107J/kg）求： （1）该小汽车在水平地面上静止时对地面的压强； （2）在此过程中该小汽车牵引力所做的功； （3）该小汽车发动机的效率。 【答案】（1）该小汽车在水平地面上静止时对地面的压强为3×105Pa； （2）在此过程中该小汽车牵引力所做的功为6.9×106J； （3）该小汽车发动机的效率为30%。 【解答】解：（1）汽车在水平地面上静止时对地面的压力： F＝G＝mg＝1500kg×10N/kg＝1.5×104N， 则汽车在水平地面上静止时对地面的压强： p＝＝＝3×105Pa； （2）汽车在平直的公路上匀速行驶时，处于平衡状态， 则牵引力F牵＝f＝1000N， 所以汽车牵引力所做的功： W＝F牵s＝1000N×6.9×103m＝6.9×106J； （3）燃料完全燃烧放出的热量： Q放＝mq＝0.5kg×4.6×107J/kg＝2.3×107J， 该汽车发动机的效率： η＝×100%＝×100%＝30%。 答：（1）该小汽车在水平地面上静止时对地面的压强为3×105Pa； （2）在此过程中该小汽车牵引力所做的功为6.9×106J； （3）该小汽车发动机的效率为30%。 48．（2023•大连）重力为1680N的建筑材料，放在工地的水平地面上，与地面的接触面积为0.4m2。用如图所示的滑轮组将建筑材料匀速提升了3m，滑轮组的机械效率是84%。试求： （1）建筑材料放在地面上时，对地面的压强是多少？ （2）滑轮组做的有用功是多少？ （3）电动机对钢丝绳的拉力F是多少？ 【答案】（1）建筑材料放在地面上时，对地面的压强是4200Pa； （2）滑轮组做的有用功是5040J； （3）电动机对钢丝绳的拉力F是1000N。 【解答】解：（1）由题意得，建筑材料放在地面上时，对地面的压力F＝G＝1680N， 建筑材料放在地面上时，对地面的压强 p＝＝＝4200Pa； （2）滑轮组做的有用功 W有＝Gh＝1680N×3m＝5040J； （3）由η＝得，＝＝6000J， 由图可知，钢丝绳的股数n＝2，钢丝绳端通过的距离s＝nh＝2×3m＝6m， 电动机对钢丝绳的拉力 F＝＝＝1000N。 答：（1）建筑材料放在地面上时，对地面的压强是4200Pa； （2）滑轮组做的有用功是5040J； （3）电动机对钢丝绳的拉力F是1000N。 49．（2023•锦州）我国道路交通安全规定，货车轮胎对地面的压强应控制在7×105Pa以内，王师傅的货车自身质量是6t，车轮与地面总接触面积是0.5m2。一次，王师傅开着装有24t沙子的货车在平直的公路上匀速行驶30km，货车受到的阻力是货车总重力的0.02倍，消耗柴油10kg。（g取10N/kg，q柴油＝4.3×107J/kg）求： （1）通过计算判断装有沙子的货车静止时，对水平地面的压强是否符合安全规定？ （2）这一过程中货车牵引力所做的功是多少？ （3）这一过程中货车发动机的效率是多少？（计算结果精确到1%） 【答案】（1）装有沙子的货车静止时，对水平地面的压强符合安全规定； （2）这一过程中货车牵引力所做的功是1.8×108J； （3）这一过程中货车发动机的效率是42%。 【解答】解：（1）装有沙子的货车的总重力：G总＝m总g＝（6×1000kg+24×1000kg）×10N/kg＝3×105N， 装有沙子的货车静止时，对水平地面的压力：F＝G总＝3×105N， 装有沙子的货车静止时，对水平地面的压强：p＝＝＝6×105Pa＜7×105Pa，所以符合安全规定； （2）货车受到的阻力：f＝0.02G总＝0.02×3×105N＝6000N， 货车匀速行驶时，货车的牵引力与受到的阻力是一道平衡力，根据二力平衡条件可知，货车匀速行驶时，货车的牵引力：F牵＝f＝6000N， 这一过程中货车牵引力所做的功：W＝F牵s＝6000N×30×1000m＝1.8×108J； （3）柴油完全燃烧放出的热量：Q放＝m柴油q柴油＝10kg×4.3×107J/kg＝4.3×108J， 这一过程中货车发动机的效率：η＝＝≈42%。 答：（1）装有沙子的货车静止时，对水平地面的压强符合安全规定； （2）这一过程中货车牵引力所做的功是1.8×108J； （3）这一过程中货车发动机的效率是42%。 50．（2023•辽宁）铁岭市对大通街路面改造的过程中，使用了如图所示的一款履带运输车运送石料。空载运输车的质量为3t，履带与地面总接触面积为1.2m2。一次运送中，运输车在2min内沿水平路面匀速直线行驶600m，行驶中受到的阻力为104N。（g取10N/kg，燃料热值q取4.5×107J/kg）求： （1）空载运输车静止时对水平路面的压强； （2）这次运送中，运输车发动机的功率； （3）若行驶中受到的阻力不变，发动机的效率是40%，10kg的燃料可供该车沿水平路面匀速直线行驶的距离。 【答案】（1）空载运输车静止时对水平路面的压强是2.5×104Pa； （2）运输车发动机的功率是5×104W； （3）10kg的燃料可供该车沿水平路面匀速直线行驶的距离是1.8×104m。 【解答】解：（1）空载运输车的重力G＝mg＝3000kg×10N/kg＝3×104N， 空载运输车静止时对水平路面的压力F＝G＝3×104N， 空载运输车静止时对水平路面的压强p＝＝＝2.5×104Pa； （2）因为运输车匀速直线行驶，受力平衡，所以发动机的牵引力F牵＝f＝104N， 这次运送中，运输车发动机做的功W＝F牵s＝104N×600m＝6×106J， 运输车发动机的功率P＝＝＝5×104W； （3）10kg的燃料完全燃烧放出的热量Q放＝m燃料q＝10kg×4.5×107J/kg＝4.5×108J， 发动机做的有用功W有用＝Q放η＝4.5×108J×40%＝1.8×108J， 该车沿水平路面匀速直线行驶的距离s′＝＝＝1.8×104m。 答：（1）空载运输车静止时对水平路面的压强是2.5×104Pa； （2）运输车发动机的功率是5×104W； （3）10kg的燃料可供该车沿水平路面匀速直线行驶的距离是1.8×104m。 51．（2022•丹东）新能源汽车以其环保和节能逐渐获得人们的青睐。某新能源汽车质量为1400kg，静止在水平地面上时，车轮与地面总接触面积为0.1m2。当汽车在平直公路上以20m/s的速度匀速行驶7min，行驶过程中受到的阻力为1000N。求： （1）汽车静止时对水平地面的压强。 （2）在上述行驶过程中，汽车通过的路程。 （3）在上述行驶过程中，汽车发动机的功率。 【答案】（1）汽车静止时对水平地面的压强为1.4×105Pa； （2）在上述行驶过程中，汽车通过的路程为8400m； （3）在上述行驶过程中，汽车发动机的功率为2×104W。 【解答】解：（1）汽车静止时对路面的压力： F＝G＝mg＝1400kg×10N/kg＝1.4×104N， 对路面的压强：p＝＝＝1.4×105Pa； （2）由v＝可得，汽车通过的路程： s＝vt＝20m/s×7×60s＝8400m； （3）因为匀速行驶，牵引力F＝f＝1000N， 汽车行驶过程中发动机的功率P＝＝＝Fv＝1000N×20m/s＝2×104W。 答：（1）汽车静止时对水平地面的压强为1.4×105Pa； （2）在上述行驶过程中，汽车通过的路程为8400m； （3）在上述行驶过程中，汽车发动机的功率为2×104W。 52．（2022•沈阳）周末小雨在家通过举哑铃来锻炼身体。小雨的质量为50kg，他双脚站立在水平地面上，两鞋底与地面的受力面积为400cm2。单臂举起2kg哑铃，每次举起的高度为0.4m，所用时间为2s。（g取10N/kg）求： （1）小雨的重力； （2）小雨举着哑铃静止不动时，他对水平地面的压强； （3）哑铃被匀速举起一次，克服哑铃重力做的功及其功率。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）小雨的重力：G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N； （2）哑铃的重力：G′＝m′g＝2kg×10N/kg＝20N， 小雨举着哑铃静止不动时，他对水平地面的压力：F＝G+G′＝500N+20N＝520N， 他对水平地面的压强：p＝＝＝1.3×104Pa； （3）哑铃被匀速举起一次，克服哑铃重力做的功：W＝G′h＝20N×0.4m＝8J， 克服哑铃重力做功的功率：P＝＝＝4W。 答：（1）小雨的重力为500N； （2）小雨举着哑铃静止不动时，他对水平地面的压强为1.3×104Pa； （3）哑铃被匀速举起一次，克服哑铃重力做的功为8J，功率为4W。 53．（2022•大连）如图所示，某工人利用滑轮组将一个重为900N的货箱在6s内匀速提升3m。此过程中，绳子自由端所受的拉力为F，滑轮组的机械效率为75%。试求： （1）货箱上升的速度是多少？ （2）有用功是多少？ （3）拉力F是多少？ 【答案】（1）货箱上升的速度是0.5m/s （2）有用功是2700J； （3）拉力F是为400N 【解答】解：（1）货箱上升的速度为：v＝＝＝0.5m/s； （2）有用功为：W有＝Gh＝900N×3m＝2700J； （3）由图可知，有3段绳子拉着动滑轮，则n＝3；根据η＝＝＝＝可知，拉力的大小为：F＝＝＝400N。 答：（1）货箱上升的速度是0.5m/s （2）有用功是2700J； （3）拉力F是为400N。 54．（2022•盘锦）如图所示，工人师傅利用滑轮组将静止在水平地面上质量为45kg的石板匀速提升6m，用时30s。石板与地面接触面积为9000cm2，动滑轮重为50N。（g取10N/kg，不计绳重和摩擦）求： （1）提升前石板对地面的压强； （2）石板上升的速度和工人师傅所用拉力； （3）拉力的功率。 【答案】（1）提升前石板对地面的压强为500Pa； （2）石板上升的速度为0.2m/s；工人师傅所用拉力为250N； （3）拉力做功的功率为100W。 【解答】解：（1）石板的重力：G＝mg＝45kg×10N/kg＝450N， 石板对地面的压力等于自身的重力，提升前石板对地面的压强：p＝＝＝＝500Pa； （2）石板上升的速度：v＝＝＝0.2m/s； 由图可知，重物由两段绳子承担，不计绳重和摩擦，则工人师傅所用拉力：F＝（G+G动）＝×（450N+50N）＝250N； （3）绳端移动的距离：s＝2h＝2×6m＝12m， 拉力做功：W＝Fs＝250N×12m＝3000J， 拉力做功的功率：P＝＝＝100W。 答：（1）提升前石板对地面的压强为500Pa； （2）石板上升的速度为0.2m/s；工人师傅所用拉力为250N； （3）拉力做功的功率为100W。 55．（2021•大连）某建筑工人的重力为800N，双脚与地面的接触面积是500cm2，该工人通过如图所示的滑轮组在10s内将建材匀速提升2m，此过程中工人对绳自由端的拉力为300N，已知动滑轮的重力为80N，不计绳重及轮与轴的摩擦。试求： （1）该工人双脚站立在水平地面上没拉绳子时，对地面的压强是多少？ （2）该工人对绳子自由端拉力的功率是多少？ （3）如果绳子承受的拉力足够大，该工人用此滑轮组最大能够提起多重的物体？ 【答案】（1）该工人双脚站立在水平地面上没拉绳子时，对地面的压强是1.6×104Pa； （2）该工人对绳子自由端拉力的功率是120W； （3）如果绳子承受的拉力足够大，该工人用此滑轮组最大能够提起1520N重的物体。 【解答】解：（1）因为工人双脚站立在水平地面上没拉绳子，所以F＝G＝800N， 则人对水平地面的压强p＝＝＝1.6×104Pa； （2）因为提起动滑轮绳子的股数n＝2，所以s＝2h＝2×2m＝4m， 拉力做的功W＝Fs＝300N×4m＝1200J， 则拉力的功率P＝＝＝120W； （3）人向下拉绳子时，所能施加的最大拉力等于人自身的重力，即F最大＝G＝800N， 因为不计绳重及轮与轴的摩擦，根据F＝（G+G动）可知：G最大＝2F﹣G动＝2×800N﹣80N＝1520N。 答：（1）该工人双脚站立在水平地面上没拉绳子时，对地面的压强是1.6×104Pa； （2）该工人对绳子自由端拉力的功率是120W； （3）如果绳子承受的拉力足够大，该工人用此滑轮组最大能够提起1520N重的物体。 56．（2020•大连）“中国速度”﹣﹣建设者们仅用十天就建成武汉“火神山”医院，为战胜疫情提供了强有力保障。建造医院所用的某厢式板房，其重力是1.5×104N，放在水平地面上，与地面的接触面积是20m2．如图所示的起重机滑轮组，10s内将该厢式板房匀速提高了4m。在此过程中，钢丝绳自由端的拉力功率是7.2×103W．试求： （1）起吊前厢式板房对地面的压强是多少？ （2）钢丝绳自由端的拉力做功是多少？ （3）钢丝绳自由端的拉力是多少？ 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）起吊前厢式板房对地面的压力： F＝G＝1.5×104N， 起吊前厢式板房对地面的压强： p＝＝＝750Pa； （2）由P＝可得，钢丝绳自由端的拉力做功： W＝Pt＝7.2×103W×10s＝7.2×104J； （3）根据图示可知，作用在动滑轮上绳子的条数：n＝3， 则绳子自由的移动的距离： s＝nh＝3×4m＝12m， 由W＝F′s可得，钢丝绳自由端的拉力： F′＝＝＝6000N。 答：（1）起吊前厢式板房对地面的压强是750Pa； （2）钢丝绳自由端的拉力做功是7.2×104J； （3）钢丝绳自由端的拉力是6000N。 57．（2020•沈阳）工人师傅利用如图甲所示的滑轮组搬运石材，质量为1.8×103kg的石材放在水平地面上，在拉力F的作用下沿水平方向做匀速直线运动，其路程随时间变化的图象如图乙所示。石材在水平方向上受到的阻力为石材重的0.1倍，滑轮组的机械效率为75%，滑轮组和绳子的自重不计。（g＝10N/kg）求： （1）石材受到的阻力； （2）在石材移动40s过程中，工人做的有用功； （3）在石材移动40s过程中，工人作用在绳子自由端的拉力F。 【答案】见试题解答内容 【解答】解： （1）石材的重力： G＝mg＝1.8×103kg×10N/kg＝1.8×104N， 石材受到的阻力： f＝0.1G＝0.1×1.8×104N＝1800N； （2）由乙图可得，在t＝10s内石材移动的距离s＝1.0m，石材匀速运动的速度： v＝＝＝0.1m/s， 石材在t′＝40s移动的距离： s′＝vt′＝0.1m/s×40s＝4m， 因为石材做匀速直线运动，受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，大小相等， 则滑轮组对石材的拉力： F拉＝f＝1800N， 工人做的有用功： W有用＝F拉s′＝1800N×4m＝7200J； （3）由η＝＝75%可得工人做的总功： W总＝＝＝9600J， 由图知，n＝3，工人拉力端移动的距离： sF＝3s′＝3×4m＝12m， 由W总＝Fs可得工人的拉力： F＝＝＝800N。 答：（1）石材受到的阻力为1800N； （2）在石材移动40s过程中，工人做的有用功为7200J； （3）在石材移动40s过程中，工人作用在绳子自由端的拉力为800N。 七．综合能力题（共2小题） 58．（2024•辽宁）生态环境部发布2024年六五环境日的主题是“全面推进美丽中国建设”，其目的是动员社会各界参与生态环境保护、践行绿色生产生活方式。某校积极响应号召，物理社团开展关于“海域漂浮垃圾治理”调研活动，在查阅相关资料时，发现了与海域漂浮垃圾治理装备相关的文章，其中对装备的介绍如图（a）所示。在V字形浮围栏和自然动力作用下，海漂垃圾汇集到垃圾汇集框，而后由垃圾单向传输机构将其提升至垃圾分拣框内。传输机构的动力可由振荡浮子波浪能收集系统提供。维护人员可通过无线视频监控系统远程观察垃圾收集情况，并不定期到浮平台上对垃圾进行分拣、回收和无害化处理。 请结合上述信息完成下面的问题： （1）无线视频监控系统中的镜头相当于一个凸透镜，垃圾收集情况通过镜头成倒立、　缩小　的实像，监控画面信号通过 　电磁　波传回控制中心。 （2）振荡浮子波浪能收集系统的一部分结构简化图如图（b）所示，某时刻浮子受到海水向上的力，该力使OA绕O点向上转动，从而带动B点的连杆运动。OA部分相当于一个 　杠杆　（填简单机械名称）。 （3）垃圾单向传输机构内部的一部分结构简化图如图（c）所示，则图中能绕支点转动的金属棒ab可以阻止棘轮 　逆　（填“顺”或“逆”）时针转动，实现单向传输。 （4）浮筒是控制整个装置漂浮状态和吃水深度的重要配件。该社团利用压力传感器设计了一套吃水深度监测系统，图（d）为监测系统的简化电路图。他们使用的压力传感器接入电路的阻值与其所受海水的压力之间的关系如图（e）所示（为方便计算，数据已作简化处理），入水前其阻值为20Ω，入水后其受压面与海水的接触面积是15cm2。将传感器安装在浮平台底部，若要实现当浮平台的吃水深度为1m时，电路中电流为0.3A，滑动变阻器RP接入电路的阻值应为 　22　Ω（电源电压恒为9V，ρ海水取1.0×103kg/m3，g取10N/kg，不考虑水流的影响）。 （5）为了践行绿色理念，推动绿色出行，请你结合日常生活针对绿色出行提出一条合理化建议：　多乘坐公共交通　。 【答案】（1）缩小；电磁；（2）杠杆；（3）逆；（4）22；（5）多乘坐公共交通。 【解答】解：（1）无线视频监控系统中的镜头相当于一个凸透镜，通过镜头能实时记录垃圾收集情况，此时物体在凸透镜的二倍焦距以外，物体成倒立、缩小的实像；监控画面信号是通过电磁波传回控制中心； （2）在图（b）中，OA部分绕O点转动，O为支点，A端受到的海水向上的推力为动力，B点连杆向下的力为阻力，符合杠杆的特征，所以OA部分相当于一个杠杆； （3）在图（c）中，当棘轮要逆时针旋转时，杠杆ab两端受到的压力会使杠杆处于平衡状态，从而阻止棘轮逆时针旋转； （4）由图（e），设压力传感器接入电路的阻值与其所受海水的压力之间的关系式为R＝kF+b， 当F＝0时，R＝20Ω，当F＝5N时，R＝16Ω， 代入可得： 解得：k＝﹣，b＝20， 所以关系式为R＝﹣F+20； 当吃水深度为1m时，压力传感器受到的压力为： F＝pS＝ρ海水ghS＝1.0×103kg/m3×10N/kg×1m×15×10﹣4m2＝15N， 此时压力传感器接入电路的阻值为： R＝﹣F+20＝﹣×15N+20＝8Ω， 分析图（d）电路，压力传感器和滑动变阻器串联，电流表测电路电流，此时总电阻为： R总＝＝＝30Ω， 则滑动变阻器接入电路的阻值应为： RP＝R总﹣R＝30Ω﹣8Ω＝22Ω； （5）日常生活中，为了践行绿色出行，可以多乘坐公共交通，这样能够减少个人交通工具的使用，降低能源消耗和尾气排放，有利于环境保护。 故答案为：（1）缩小；电磁；（2）杠杆；（3）逆；（4）22；（5）多乘坐公共交通。 59．（2022•大连）明代学者宋应星所著的《天工开物》是世界上第一部记录农业和手工业生产技术的百科全书。如图是书中记载的古人用脚踏碓（duì）将稻米去皮的情景。该脚踏碓是用柱子架起一根木杠，杠的前端装有椭圆形碓头，脚连续踏踩杠的后端，木杠可绕O点上、下运动，碓头就不断砸打稻米。 （1）该脚踏碓属于费力杠杆，请分析其属于费力杠杆的原因。 （注：可在图上画出力臂示意图以辅助说明） （2）碓头砸打稻米时动能越大，稻米越容易去皮。请分析这种杠杆使稻米容易去皮的原因。 【答案】见解答 【解答】答：（1）由图可知，O是支点，从O点向阻力F2的作用线引垂线，可得阻力臂L2，同理可知动力臂为L1； 如图所示L1＜L2，由杠杆平衡条件F1L1＝F2L2可知，动力臂L1小于阻力臂L2，所以脚踏碓是费力杠杆； （2）锥头下落时，大部分的重力势能转化为动能，物体的质量一定时，所处的高度越大，具有的重力势能越大。由相似三角形知识可知，脚移动较小的距离，锥头即可移动较大的距离，所以用较小的力就可以使锥头有较大的动能，使稻米容易去皮。 1．关于功和机械能及其转化，下列说法正确的是（　　） A．吊车吊着重物沿水平方向匀速运动一段距离时，吊车的拉力对重物做了功 B．卫星从远地点运行到近地点，重力势能减小，动能增大 C．电梯匀速上升过程中，电梯的动能转化为重力势能 D．功率越大，做功越多 【答案】B 【解答】解：A、吊车吊着重物沿水平方向匀速运动一段距离时，力的方向竖直向上，距离的方向水平向前，方向不一致，所以吊车的拉力对重物没有做功，故A错误； B、卫星在大气层外运行，不受空气阻力，其机械能是守恒的，卫星从远地点运行到近地点过程中，质量不变，相对高度减小，所以重力势能减小，同时速度增大，动能增大，故B正确； C、电梯匀速上升的过程中，质量不变、速度不变，高度增大，所以电梯的动能保持不变，重力势能增大，但是不是动能转化来的，故C错误； D、功率大，是做功快，不一定做功多，故D错误。 故选：B。 2．张师傅利用一个动滑轮（滑轮重、滑轮与绳间摩擦均不计），将重500N的物体匀速提高2cm，在此过程中张师傅做的功是 　10　J，物体的机械能将 　增大　。（填“增大”、“减小”或“不变”） 【答案】10；增大。 【解答】解：动滑轮的有效绳子股数为2股，物体提高2cm，则拉力移动4cm，拉力为： 在此过程中张师傅做的功是：W＝Fs＝250N×0.04m＝10J； 物体高度变高，质量不变，重力势能变大，机械能变大。 故答案为：10；增大。 3．如图甲，我国自行研制的C919国产大飞机首度服务2024年春运。 （1）图中工作人员展示的欢迎乘客的条幅在阳光下呈现红色，是因为条幅 　反射　红光； （2）飞机的升力主要来自它的机翼，机翼截面形状如图乙所示。你认为该飞机升空的原理是 　利用流体压强与流速的关系　； （3）飞机的体形设计成流线型这是为了 　减小阻力　； （4）若不计飞机质量的变化，当C919腾空加速上升时，飞机动能 　变大　，重力势能 　变大　（变大/变小/不变）； （5）C919搭载的新一代涡扇发动机的热效率和推进效率比一般客机高。所谓热效率是指发动机获得的机械能与燃料完全燃烧产生的内能之比，而推进效率则是指发动机传递给飞机的推进功（推力所做的功）与其获得的机械能之比。如表是C919的部分技术参数。 最大起飞质量 巡航速度 发动机巡航推力 72.5t 900km/h 3.5×104N ①该飞机有较大的翼载，翼载指飞机的最大起飞质量与机翼面积的比值。若飞机的翼载是500kg/m2，则飞机机翼面积为 　145　m2； ②若飞机以巡航速度飞行0.5h，耗油1500kg，发动机的热效率为40%，则此过程中发动机推力做功 　1.575×1010　J，发动机的推进效率是 　57%　（燃油热值q取4.6×107J/kg）。 【答案】（1）反射；（2）利用流体压强与流速的关系；（3）减小阻力；（4）变大；变大；（5）①145；②1.575×1010；57%。 【解答】解：（1）不透明物体的颜色是由它反射的光决定的，图中工作人员展示的欢迎乘客的条幅在阳光下呈现红色，是因为条幅反射红光。 （2）在流体中，流速越大的位置，压强越小，机翼上表面流速大于下表面流速，所以上表面压强小于下表面压强，飞机产生升力的原因是机翼上表面受到的压力小于下表面受到的压力，原理是流体压强与流速的关系。 （3）物体所受阻力大小跟物体运动的速度、横截面积、物体的形状有关，飞机的体形设计成流线型这是为了减小所受的阻力。 （4）C919腾空加速上升时，速度变大，高度变高，质量不变，所以飞机动能变大，重力势能变大。 （5）①由表中数据可知，飞机的最大起飞质量为：m＝72.5t＝7.25×104kg， 根据翼载的定义可知，当飞机的翼载是500kg/m2，飞机机翼面积为： S＝， 飞机的巡航速度为：v＝900km/h＝250m/s， 飞机以巡航速度飞行0.5h，通过的路程为： s＝vt＝250m/s×0.5×3600s＝4.5×105m， 发动机推力做功为： W＝Fs＝3.5×104N×4.5×105m＝1.575×1010J； 飞机飞行0.5h，耗油1500kg，产生的热量为： Q放＝mq＝1500kg×4.6×107J/kg＝6.9×1010J， 由于发动机的热效率为40%，所以飞机获得的机械能为： W有＝ηQ放＝40%×6.9×1010J＝2.76×1010J， 根据推进效率的定义可得，发动机的推进效率为： 。 故答案为：（1）反射；（2）利用流体压强与流速的关系；（3）减小阻力；（4）变大；变大；（5）①145；②1.575×1010；57%。 4．如图所示是探究“杠杆的平衡条件”的实验装置。 （1）当杠杆静止时，如图所示，此时可以把平衡螺母向 　右　（选填“左”或“右”）调节，直至使杠杆在水平位置平衡； （2）接着在左侧A点挂4个钩码，每个钩码重0.5N，在右侧B点竖直向下拉着弹簧测力计，使杠杆仍在水平位置平衡，如图所示，此时弹簧测力计的示数为 　1.5　N。当弹簧测力计由竖直逐渐向右倾斜时，要使杠杆在弹簧测力计移动过程中继续保持平衡，弹簧测力计的示数将 　变大　； （3）根据杠杆平衡原理，仅用小小的弹簧测力计就可以测出一头大象的质量。测量时用一根长为12m的槽钢作为杠杆，如图所示，吊钩固定于槽钢的中点O。当槽钢水平静止时，弹簧测力计的示数F1为100N。测得L1为6m，L2为4cm，不计铁笼质量，大象的质量是 　1.5　t； （4）在（3）中若考虑杠杆的自身重力，则大象的质量测量值将 　无影响　。 【答案】（1）右；（2）1.5；变大；（3）1.5；（4）无影响。 【解答】解：（1）发现杠杆左端下沉，应把杠杆的平衡螺母向右调节，直至杠杆在水平位置平衡； （2）在B点竖直向下拉着弹簧测力计，使杠杆在水平位置平衡，由图知OB：OA＝4：3， 根据杠杆的平衡条件可得：F×OB＝G×OA， 则弹簧测力计的示数： F＝×G＝×4×0.5N＝1.5N； 若钩码的数量和位置不变，即阻力和阻力臂不变，斜向下拉时，动力臂变小，动力F变大，即弹簧测力计的示数将变大； （3）根据杠杆平衡条件可得F1×L1＝G×L2，则大象的重力为， 大象的质量为， （4）在（3）中若考虑杠杆的自身重力，由于吊钩固定于槽钢的中点O，测量前杠杆已在水平位置平衡，因此大象的质量测量值不受影响。 故答案为：（1）右；（2）1.5；变大；（3）1.5；（4）无影响。 5．提高机械效率能够充分发挥机械设备的作用，一组同学用图所示装置在“测量滑轮组的机械效率”实验中，测得的数据如下表所示。 次数 物体的重力G/N 提升的高度h/m 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率η 1 2 0.1 1 0.3 66.7% 2 3 0.1 1.4 0.3 71.4% 3 4 0.1 1.8 0.3 4 4 0.2 1.8 0.6 74.1% （1）实验中应尽量竖直向上 　匀速　（选填“匀速”或“加速”）拉动弹簧测力计； （2）计算出第3次实验机械效率是 　74.1%　（结果精确到0.1%）； （3）分析比较第1、2、3次实验数据可以初步判定，使用同一个滑轮组提升物体时，被提升的物体越重，滑轮组的机械效率 　越高　（选填“越高”、“越低”或“不变”）； （4）分析比较第3、4次实验数据可得，机械效率与物体上升的高度 　无关　（选填“有关”或“无关”）。 【答案】（1）匀速；（2）74.1%；（3）越高；（4）无关。 【解答】解：（1）实验中应沿竖直向上匀速缓慢拉动弹簧测力计，系统处于平衡状态，拉力大小才等于测力计示数； （2）第3次实验中W有＝Gh＝4N×0.1m＝0.4J， W总＝SF＝0.3m×1.8N＝0.54J 机械效率η＝×100%＝≈74.1%， （3）由1、2、3次实验数据可知：使用同乙滑轮组提升重物时，被提升的重物越重，机械效率也高； （4）由3、4次实验可知：提升的重物相同，提升高度不同时，机械效率不变，所以机械效率与物体上升的高度无关。 故本题答案为：（1）匀速；（2）74.1%；（3）越高；（4）无关。 6．“塔吊”是建筑工地上常见的起重设备，用塔吊可以很方便的将很重的建筑材料运送到高处的工作区域。如图所示，它有一水平臂AB，AO叫平衡臂，OB叫吊臂，C为可沿OB移动的滑轮组。 （1）已知AO＝10m，OB＝50m。若塔身的宽度和铁架、滑轮组所受重力及摩擦均不计，在A端所装配重为5t，要想起吊质量为1.25t，下底面积为2.5m2的水泥板，则C点应移动到距离O点多远的地方？ （2）水泥板被吊起之前平放在水平地面上，它对地面的压强是多少？ （3）若塔吊20s内将质量为1.25t的水泥板匀速提高了4m，那么，塔吊提升水泥板的功率是多少？ （4）如果整个过程中克服机械做了3×104J的功，则塔吊的机械效率是多少？ 【答案】（1）C点应移动到距离O点40m的地方； （2）水泥板被吊起之前平放在水平地面上，它对地面的压强是2×104Pa； （3）塔吊提升水泥板的功率是2.5×103W； （4）塔吊的机械效率是62.5%。 【解答】解： （1）A点所受拉力FA＝GA＝mAg＝5t×10N/kg＝5×103kg×10N/kg＝5×104N；C点所受拉力FC＝GC＝mCg＝1.25t×10N/kg＝1.25×103kg×10N/kg＝1.25×104N； 根据杠杆平衡原理F1L1＝F2L2，可以算出C点到O点的距离LOC＝＝＝40m； （2）水泥板对地面的压力F水泥＝G水泥＝GA＝5×104N，根据压强公式算出p＝＝； （3）塔吊匀速提升水泥板，拉力F拉＝G水泥＝1.25×104N，对水泥板做功W＝F拉•s＝1.25×104N×4m＝5×104J； 功率P＝。 （4）整个过程中做的总功W总＝W有用+W额外＝5×104J+3×104J＝8×104J； 塔吊的机械效率。 答：（1）C点应移动到距离O点40m的地方； （2）水泥板被吊起之前平放在水平地面上，它对地面的压强是2×104Pa； （3）塔吊提升水泥板的功率是2.5×103W； （4）塔吊的机械效率是62.5%。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$